六秒直升机飞越实现高精度空中辐射检测
密歇根大学与保罗·谢勒研究所（Paul Scherrer Institute）联合开展的一项最新研究显示，一种基于物理学的贝叶斯框架能够在直升机仅六秒的飞越过程中，准确识别单个及混合放射性源的身份、活度及位置。该成果发表于《自然通讯》（Nature Communications），为核应急响应和环境监测提供了更高效的技术手段。
在反应堆事故或核武器爆炸等放射性紧急情况下，空中测量往往是进入污染区域的唯一途径。快速且准确的辐射数据能帮助急救人员决定撤离路线、避难所选择及其他保护措施。
突破信号模糊难题
传统空中辐射探测面临的主要挑战在于伽马射线信号的“模糊性”。每种放射性物质发射特定能量水平的伽马射线，但在从地面传播至空中探测器的过程中，射线会与空气分子及飞机机身发生散射和衰减。此外，航空探测器只能捕捉到一小部分伽马射线，导致接收到的光谱数据稀疏且失真。
解析这些复杂信号通常需要进行全频谱分析，即将实测数据与特定飞行条件下预测的放射源模板及模拟能量谱进行匹配。然而，生成这些高精度模板所需的计算量巨大，往往耗时数小时甚至数天，这在争分夺秒的灾难场景中并不具备实际操作性。
重构物理模型加速计算
为解决这一瓶颈，研究团队提出了一种将伽马射线的传输路径分解为两部分的新方法：大气散射部分和飞机内部散射部分。
大气散射计算纳入了空气温度和湿度等环境因素，而飞机散射部分则采用针对测试所用直升机型号预先计算的数学函数。通过重组物理模型而非单纯增加算力，原本需要数小时或数天的模拟过程被压缩至微秒级完成。
这种速度的提升使得贝叶斯推断成为可能。该框架能够实时比较数千个先前预测的光谱模板与模糊的飞行数据，不断更新统计置信度，从而确定下方的确切放射源。
实地验证与精度指标
在瑞士进行的实地测试中，研究团队使用军用直升机搭载辐射探测器，在距离地面 30 米（98 英尺）的高度进行单通飞行。尽管测量信号微弱且严重扭曲，该方法仍成功检测出放射性核素的身份、活度和位置。
数据显示，新算法确定的辐射源位置误差在 2 米（6.6 英尺）以内，活度估计值与真实值的偏差控制在 2 个百分点内。这一细节水平较以往方法有了显著提升。
密歇根大学核工程和放射科学博士后研究员 David Breitenmoser 表示：“速度和定量细节的结合，使空中测量在紧急响应和常规监测中更具实用性。”
除了用于核设施周围的常规辐射监测、环境监测及修复调查外，该技术还可应用于矿产勘探等领域。
论文信息：
David Breitenmoser et al., Quantitative mobile gamma-ray spectroscopy via Bayesian inference, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-78464-2
