从超级计算机到共生体，美国国家航空航天局在硅谷投资地球

从自行发电的建筑到清洁污染地下水的树木，美国国家航空航天局不乏环境创新。在这个地球日，我们将重点介绍位于加州硅谷的美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的一些项目，这些项目有助于了解、缓解和应对地球气候变化。

加强地球科学的多样性

在学生航空科学激活夏季项目期间，来自地球科学领域历来代表性不足的群体的学生将在美国国家航空航天局的P-3研究飞机上收集有关陆地、海洋和大气现象的数据。这座位于弗吉尼亚州沃洛普斯岛的美国航空航天局沃洛普斯飞行设施的机载天文台于2022年1月在沃洛普斯展示，当时美国国家航空航天局正在执行研究冬季风暴降雪的IMPACTS任务。

美国国家航空航天局的学生航空科学激活计划（SaSa）的任务是扩大地球科学研究人员的种族和种族多样性。SaSa是为少数族裔服务机构的一年级和二年级本科生设计的，他们可以参加真正的NASA实地研究活动。该程序的名称是首字母缩写，但有双重含义。在斯瓦希里语中，“sasa”一词的意思是“现在”。该项目采用这个词是为了传达他们指导、培训和激励地球科学中历史上代表性不足群体的学生的使命的紧迫性。

今年夏天，SaSa的首批25名参与者将花八周时间获得科学研究活动所有组成部分的实践经验。这包括乘坐美国国家航空航天局P-3研究飞机收集陆地、海洋和大气现象的测量结果。该项目还包括指导、专业发展和网络机会，为这些学生进入STEM研究生项目——科学、技术、工程和数学——以及后来的NASA和研究职业做准备。

将大数据转化为地球的紧急发现

利用美国国家航空航天局地球交易所（NEX），研究人员能够预测在不同的温室气体排放情景下，全球气温可能会如何变化，并能够放大查看单个城市或城镇规模的个别天数的预测。对于这一预测，NEX采用了一个广泛使用的气候数据集，并将其预测细化到约15英里的范围。

美国国家航空航天局地球交易所（NEX）依靠大数据、人工智能、机器学习和美国国家航空宇航局在埃姆斯的超级计算机，帮助科学家利用来自该机构地球系统天文台的巨大数据集做出新发现。NEX的许多项目包括更精细地了解气候预测，并研究气候变化（如野火和热浪风险的增加）如何影响单个城镇或地区的举措。国家执行计划项目的数据可在美国国家航空航天局的档案中获得，有助于决策者、机构和其他利益相关者就我们的气候未来做出决策。

NEX也是一个独特的工作环境，用于共享、探索和分析庞大的数据集，使科学家能够近实时地了解从地方到全球范围内的复杂现象，并为来自地球系统天文台的新数据做好准备。NEX是应对当今和未来地球挑战的关键平台。

美国国家航空航天局的超高效超级计算机

位于加利福尼亚州硅谷的美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的模块化超级计算设施使研究人员能够在继续支持机构任务的同时，以更低的水和能源需求更快地运行数千个复杂的模拟。高阶计算在美国国家航空宇航局的工作中发挥着重要作用，但数字运算超级计算机会释放大量热量。Ames的模块化超级计算设施（MSF）于2019年开业，是世界上最节能的数据中心之一。

超级计算使美国国家航空航天局的科学和工程任务取得了显著突破，包括在地球科学、系外行星发现、飞机安全等方面。随着对美国国家航空航天局超级计算的需求预计将增长，MSF旨在灵活扩展Ames的处理能力，同时大幅减少其运行所需的自然资源。

Ames对MSF设计的方法巧妙地利用了当地的气候来自然冷却高性能计算机。与传统的美国国家航空航天局高级超级计算设施（NAS）相比，MSF每年只需要冷却所需能量的14%，用水量减少了96%。这些节省是通过使用室外空气和蒸发方法的冷却技术实现的，这些方法非常适合旧金山湾区的气候。

投资生态优先创新

Intrinsyx Environmental的首席科学官约翰•弗里曼（John Freeman）站在加州硅谷NASA艾姆斯研究中心种植的原始白杨林前。2021年9月，种植九季后，这些树已经超过50英尺高。 

想象一下，如果树木可以帮助净化受污染的水，食用真菌可以作为肉类的可持续蛋白质替代品。这是美国国家航空航天局正在帮助实现的两个项目。

埃姆斯校区是一个利用树木中共生微生物净化地下水项目的试验场。与Intrinsyx合作，大约1000棵树帮助消除了几十年来存在的污染。该项目已扩展到美国各地的30多个地点，帮助修复受污染物影响的环境，并展示了即使是最小形式的生物，通过树木，也可以让生活变得更好。该项目由美国国家科学基金会的小企业创新（SBIR）项目资助，并得到美国运通研究人员的支持。

即使有了新的净化技术，水仍然是一种宝贵的资源——在食品生产中经常被耗尽。通过美国国家航空航天局的小企业技术转让（STTR）计划，Natures Fynd正在与美国国家航空和航天局和蒙大拿州立大学合作开发生物反应器，以培养一种几乎不需要水的可食用真菌，并可作为太空中的蛋白质来源。生物反应器是为支持特定的生物过程而设计的设备。虽然《自然》杂志的Fynd正在与美国国家航空航天局合作开发这种生物反应器系统，以便在太空中使用，在太空中必须节约用水，但它也为地球提供了一种能源丰富的食物来源。作为一种不会释放大多数牲畜产生的破坏大气的甲烷的蛋白质来源，它也可以改变我们在地球上的饮食方式。

纪念可持续建筑十年

位于加利福尼亚州硅谷的美国航空航天局艾姆斯研究中心的可持续发展基地鸟瞰图。

10年前在埃姆斯建造时，可持续发展基地是联邦政府中最环保的建筑之一。它可以容纳200多名员工，是可持续设计的典范，将许多用于航天器闭环系统的原理带到了地球上。可持续发展基地的设计不仅仅是“不伤害”环境，而是对自然和人类有益。与同等规模的传统建筑相比，它产生的能源超过了运营所需，饮用水使用量减少了90%。建造和装修该建筑的材料是在当地采购的，通常是回收的。例如，大厅地板上的橡木板是从美国国家航空航天局的一个旧风洞中回收的。

该建筑的概念是由可持续建筑先驱建筑师William McDonough和当时的Ames副中心主任Steve Zornetzer博士为2007年的NASA竞赛设计的。通过实施类似于美国国家航空航天局用于维持太空生命的闭环技术，该项目不仅证明了这种水平的可持续建筑是可能的，而且可以为我们星球的健康做出贡献。