為了解城市運轉，天體物理學家將太空望遠鏡瞄準了紐約

地球漂浮在宇宙中，像一粟之于滄海。在這顆小小的星球上，有無數的望遠鏡望向太空。不過 Federica Bianco 的望遠鏡用來觀測地球自身。

作為紐約大學的天體物理學博士后，觀察太空中的星系運轉就是 Federica Bianco 的工作。她參與了有史以來規模最大的天體物理學項目之一——大型天氣調查望遠鏡（LSST）的開發，這種望遠鏡能夠每三天完整成像一次南半球的天空，每晚產生 20TB 左右的數據。

在幾十年如一日凝視太空之后，Federica Bianco 在 TED 2019 大會上說，覺得認為自己的知識并沒有得到充分利用，同時自己的精力也沒處釋放——雖然她還是一位多次出場的職業拳擊手。

^{△ 來源：Flickr}

于是 Federica Bianco 把她的望遠鏡攝像頭倒轉，瞄向了紐約市。她開始用觀察太空的方法觀察城市。Federica Bianco 與她的丈夫，同樣也是天體物理學家的 Gregory Dobler 共同開發了一個名為“ 城市天文臺 ”的項目。同樣是通過望遠鏡看世界，只是他們的鏡頭中不再是飄蕩的星云和閃爍的恒星，而是紐約一幢幢大樓上排泄出的廢氣和塔頂徹夜不息的燈光。

簡單的來說，他們所做的事情就是將天文觀測技術應用于城市，研究城市的能源使用情況和各種類型的污染等。紐約是地球上人口最密集的城市之一，這個 862 萬人口的城市每天會產生 11000 噸垃圾。2015 年，一個由 28 名城市分析師組成的國際團隊在《美國國家科學院院刊》上刊文稱，紐約大都會區是世界上最浪費資源的大都市。它擁有大約 100 萬棟建筑，30 萬個電線桿，2000 座橋梁，6000 英里全國最擁擠的街道和 1.35 萬英里老化水管和下水道。

數字是靜態的，而城市是動態的。每一天的紐約都與前一天不同。我們不能只靠幾年一次的大規模普查來認識一個不斷變幻著的都市。Federica Bianco 在布魯克林市中心的一座高樓頂上為人類了解城市創造了一個“上帝視角”。她用一臺常規攝像機和一臺捕捉紅外波長的攝像機拍攝曼哈頓中城區的全景圖像。每 10 秒鐘生成一張照片，每天 8640 張圖片。他們通過這種方式來捕捉瞬息萬變的紐約市。

他們有了一些有趣的發現，比如紐約市大部分的溫室氣體并不是來自于汽車排氣管，而是來自于建筑物。“紐約 75% 的溫室氣體都是從建筑物中排出的。”Federica Bianco 在演講中展示了一張動態圖片，在高倍攝像頭之下，紐約大大小小的建筑物正在釋放煙羽。

所謂煙羽，一半指的是從煙囪中連續排出的，外形呈羽狀的煙體。它可以看作是由無數個依次排放的煙團組成，每個煙團排出后即沿風向運動。Federica Bianco 的攝像頭不僅能夠判斷出這些氣體是從哪里排出的、運動軌跡是怎樣的，還能判斷出每股氣體的平均濃度，更能從氣體的顏色來大致判斷它們是否屬于有害氣體。

2014 年，Federica Bianco 的丈夫 Gregory Dobler 這樣向媒體描述他們所看到的景象：建筑物每隔一段時間就會“打嗝”。但如果你不使用望遠鏡，就很難用肉眼察覺這些氣體的存在。他們的發現將會被應用在城市的環境保護事業上。此前，為了獲得關于水質、交通和電力使用情況的數據，紐約市已經安裝了成千上萬的傳感器來監控城市生活。但這些硬件意味著巨大的支出。

“你想象一下為紐約所有建筑物配備傳感器帶來的成本。那是巨大的。”Federica Bianco 說，他們的望遠鏡能夠把城市控制環境污染的成本大大降低。除了監視氣體排放，望遠鏡還會在夜間觀察紐約市的照明情況。Federica Bianco 介紹說，通過測量亮燈地區的規模和持續時間，他們可以估算城市照明需要耗費多少能源，以及會對環境造成多大負擔。除此之外還有一些有趣的發現，比如一過晚上 12 點立刻關燈睡覺的曼哈頓人只有 6%。

“我已經把自己的天文學經驗應用在了城市科學之中，現在正在嘗試把在城市科學中學到的東西應用于天文學之中。”Federica Bianco 說，她發現超新星 A 的光回波的運動軌跡非常類似于建筑物上飄逸出的氣體。之前她為紐約搭建的觀測模型或許下一步會被應用在太空之中。聯合國預測，在接下來的三十年中，世界上幾乎所有的人口增長都將發生在城市中心。到 2050 年，地球上將有多達 1/7 的人口居住在城市地區。了解城市的運行法則，讓這臺巨大的機器有效運轉，將會是一個更大的需求。

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