行李箱静静地躺在距离火山口300米的黑色火山灰上。箱内，高速摄像机捕捉着斯特龙博利火山喷向天空的每一块炽热的火山灰碎片。箱外，来自意大利国家地球物理与火山研究所（INGV）的火山学家们已经下到山谷中。他们每天只返回一次，停留的时间仅够更换电池和存储卡。剩下的就交给斯特龙博利火山了。 SKATE 一切尽在掌握：录制、同步、等待。当爆炸将卡车大小的岩石以超音速抛射出去时，系统早已准备就绪。每秒数百帧，精确的温度数据，以及火山喷发的声音。所有数据都完美地存储在一个文件中。 五年间，我们分析了超过一千次活火山喷发事件。没有研究人员在危险区域滞留数小时。一个价值58欧元的行李箱，却能降低风险。
当住在活火山附近太贵时
近距离拍摄火山爆发一直都很复杂。你需要架设摄像机，等待数小时才能看到喷发的迹象，并且还要祈祷所有环节都能在恰当的时机启动。研究人员必须留在现场，暴露在有毒气体、熔岩喷射和极端高温的环境中。
L“国家地球物理与火山学研究所 （INGV）于2024年7月公布了另一种方法的研究结果： SKATE代表 爆炸性喷发运动学采集的设置一款能够自动完成所有工作的便携式天文台。
该系统由……开发 技术设备工程解决方案 （TEES）和 德威软件按照INGV规范制造。造价约为58美元，可装入一个硬质聚丙烯手提箱。手提箱内包含： 热像仪 它以每秒 32 帧的速度进行录制， 高速的 当检测到温度峰值时，它会发射脉冲束。 声学传感器, 防水电脑所有操作实时同步。爆炸发生时，SKATE 已做好充分准备。无需手动等待，避免错过关键时刻。
斯特龙博利火山，一座研究活火山的天然实验室
斯特龙博利 它是地球上为数不多的持续活跃火山之一。几个世纪以来，它几乎每小时都会喷发一次，每次喷发都会喷射出炽热的熔岩碎片、火山砾和火山灰。大约500名居民和数千名游客生活在这处自然奇观旁。对于火山学家来说，它是一个理想的实验室：易于接近、活动稳定且相对可预测。意大利国家地球物理与火山研究所（INGV）利用地震监测网络、固定摄像头和GPS站对其进行监测。但要真正了解火山喷发的原理，还需要近距离数据：火山碎屑的速度、岩浆的温度以及喷发的声音。SKATE卫星被放置在距离活跃火山口300至900米处，并于2019年至2024年期间运行。
第二 雅各布·塔德奇INGV高级研究员
“爆炸性喷发是一个速度极快的过程，喷出的颗粒大小从卡车大小到尘埃颗粒不等，速度可以从每秒几米到超音速不等。”
为了捕捉到它们，需要每秒“拍摄”数百帧的相机，以及能够同时看到、听到和感知火山喷发的仪器。
便携式天文台的工作原理
SKATE 取代 著名的 （快速多参数设置)之前的INGV原型机FAMoUS虽然能工作，但它笨重、体积庞大，需要人工安装，而且必须手动激活。研究人员不得不在危险区域停留数小时才能采集到几个序列数据。
SKATE 更轻便，几分钟即可完成设置，并可在需要时自动启动。其内置计算机负责协调热成像摄像机和高速摄像机。持续录制 4K 视频会在几个小时内填满内存：所需空间是可用空间的 100 倍。解决方案是什么？自动激活。热成像摄像机始终处于运行状态。当它检测到温度突然升高时，高速摄像机会自动启动。所有数据都以单个同步文件的形式写入两个 6TB 的固态硬盘。
电力来自太阳能电池板和可更换电池。电池续航时间：天气良好时可维持一整天。火山学家每天登顶一次，更换电池和存储卡，然后下山。 以分钟而非小时为单位。 模块化设计允许添加传感器：INGV 正在测试一台紫外线相机来量化二氧化硫排放量，以及一台每秒测量距离 10 次的激光测距仪。
后者用于精确重建火山弹的轨迹并了解它们的落点。
千次爆炸，千种不同性格
从2019年到2024年，意大利国家地球物理与火山研究所（INGV）团队分析了SKATE卫星记录的一千多次爆炸。每个火山口都形成了独特的特征。富含气体的喷射流声音较柔和，持续时间更长。而携带火山灰和火山弹的爆炸则持续时间短，但声势浩大，会将炽热的碎片抛射到更高处。 近期研究 证明 活火山的喷发对全球气候有着深远的影响从水流变化到降水变化，了解爆炸的原理不仅仅是出于科学好奇心，更关乎保护人民安全。
SKATE并非全天候预警系统。它过于复杂且数据量巨大，无法从陨石坑边缘实时传输数据。相反，它服务于位于远离陨石坑的固定监测网络的需求，例如热成像摄像机、次声波阵列和地震台站。
SKATE收集的数据有助于更好地解读这些网络记录的信号。研究人员正在探索岩浆中气泡如何上升、火山通道如何形成，以及哪些地下过程无法用普通仪器观测到。INGV正在利用这些重复出现的模式创建参考数据库，用于训练自动化系统识别信号。 阿拉美早熟 实时数据。
超越斯特龙博利
SKATE 也已在以下方面进行了测试：埃特纳在危地马拉的富埃戈河和圣地亚哥河上。下一个目标是 亚苏尔山 在瓦努阿图，这座火山因其几乎不间断的喷发而被称为“太平洋灯塔”，喷发出有节奏的炽热熔岩和气体。 世界上有500亿人口。 居住在活火山附近的人们，其中许多活火山没有监测系统。
正如他解释的那样 皮尔乔治·斯卡拉托INGV研究主任
“在如此极端的环境下工作，包括高湿度、有毒气体和温度骤变，是对任何技术的真正考验。现在的不同之处在于，我们的干预措施只需几分钟，而不是几个小时。”
潮湿会腐蚀电缆，蒸汽会使相机镜头起雾。最近一次部署中，一只山羊把麦克风电缆咬断了。在斯特龙博利岛的测试中，一种新型高速黑白传感器（非常适合夜间追踪炽热炸弹）的表现却不如预期：爆炸持续时间仅几秒钟，传感器根本来不及对焦。当然，这是技术问题，但并非无法解决。
真正的区别在于曝光时间：如前所述，只需几分钟，而非几小时。这意味着研究人员的安全更有保障，科学数据也更加完善。或许有一天，还能为生活在活火山阴影下的人们提供更准确的天气预报。
