MH370神秘失踪凸显飞机跟踪缺陷

作者: 拉里·格林梅尔(Larry Greenemeier)

来源: 《环球科学》杂志

发布日期: 2014-03-25 10:18:30

MH370航班失踪事件暴露了国际空中交通管制区交界处飞机跟踪的缺陷,雷达覆盖范围参差不齐,导致飞机失去联系后难以追踪。现代技术虽先进,但在空中交通管制系统的协调运作中仍存在盲区。航空业正开发基于卫星的自动相关监视-广播(ADS-B)技术,以提高飞行跟踪的连续性和准确性。

当MH370飞至国际空中交通管制区交界处时,飞机失去与空中交通管制员的联系。对于管制区边缘位置,雷达探测所覆盖的范围是参差不齐的。这张地图描绘了几个国际民用航空组织(ICAO)的飞行情报区(FIRs)。空中交通管制员在马来西亚、泰国、越南和新加坡的飞行情报区相交处(红点标示处)的附近区域与马来西亚航空公司MH370航班失去了联系。(由国际民用航空组织提供)

马来西亚航空公司MH370航班失踪多天,各种猜测风起云涌。一些人将波音777-200ER的机组成员描绘成了英雄,他们极力抗争,最终还是不得不屈服于飞机机舱内的火灾;也有人认为他们是劫机者和绑匪,他们绑架了这架商用飞机,还有数百名人质。暂且将各种猜测放到一边,这其中有一个问题是大家一致认同的——当飞机的数据传输系统和雷达应答器停止运作时,任何跟踪飞机越过国际边界的活动都是徒劳的。

现代技术往往会唤起人们那种“老大哥”在看着你的感觉。然而MH370航班的未解之谜却告诉我们,“老大哥”在空中并不存在。长途客机要将乘客安全送到目的地,要依靠空中交通管制系统的协调运作,而这种协调运作则依赖于独立监控“飞行情报区”时各内容的传递。该机所配备的技术可以自动传达某种信息,但这种协调效果只有在驾驶舱和空中交通管制之间进行定期沟通时才会达到最好的效果。

正如联合国对于国际民航组织的定义,一个飞行情报区是一大片空中区域,在区域内飞机能够接收基础水平的空中交通服务,包括气象信息和空中交通潜在冲突信息。较大的国家通常会分为多个区域,而一些小国家的全部空域全部在某个单一区域(如新加坡)。

3月8日上午,MH370航班携带239名乘客和机组人员从吉隆坡途经由不同国家控制的空域飞往北京。两周来,来自26个国家的侦查员在帮助马来西亚寻找飞机。

MH370航班的飞行路线之所以难以精确追踪,是由于飞行后大约一个小时,飞机的雷达应答器和次级雷达在就沉默了,几个信号接收源都报告波音777从本应飞往北京的路线转身向西了,正好接近几个不同国家飞行情报区的边界。这些区域分别是由马来西亚、新加坡、泰国和越南维护的。MH370航班改变航向从马来西亚北部飞向马六甲海峡,马来西亚当局在几个小时后才获悉此事。

关于该机命运的最新报告是,通过卫星图像在南印度洋发现了大块碎片,距离该机的最初目的地北京有上千公里。然而,搜索队还没有确定图像中的对象是否是那个本应飞往北京的航班。(编者注:北京时间3月24日晚10时,马来西亚总理纳吉布召开紧急发布会。他在发布会上确认,失联的马航MH370客机在南印度洋坠毁。)

杰森·戴伊(Jason Day)说,无线电波会衰减(即信号强度损失),而在地形崎岖的地区这种衰减会加剧,因此在飞行情报区的边缘,雷达信号会强度不一。杰森·戴伊是美国亚利桑那州立大学航空课程的讲师,也是一名前航空公司飞行员。“一旦你处于雷达信号的边缘,连云朵也会干扰信号”,他补充道。

军用飞机可能会沿着两个飞行情报区的交界处飞行,从而达到隐形的目的,但是对于商业航空公司的飞行员来说,他们没有什么正当理由来这样做,戴伊说。当航班飞机通过这些地区或者从一个地区进入另一个地区时,空中交通管制中心之间就会交班。这类似于当手机用户从一个覆盖地区迁移到另一个地区时,移动电话发射塔之间会传递手机信号。在航空界,飞行员会对之前的空中交通管制中心说“晚安”或“再见”来表达转变。

几个报告显示,在起飞后不到一个小时,370航班与空中交通管制员最后的交流内容是“好的,晚安。”

紧接着,民航空中交通管制员就与MH370航班失去了联系,但是据说军用雷达在一小时之后还能检测到该机,只是偏离航向数百公里。地面上的空中交通管制员无法确定波音777上是否有人故意切断通讯,或者这是否是发生了火灾或其他灾难时出现的反应。

飞行员能从驾驶舱直接控制飞机的多个方面,包括机舱压力和氧气流量,是否沿着飞行管理系统(FMS)的计算机和应答器信号(该信号将广播飞机的高度、方向和空气速率)飞行。戴伊说,飞机通信寻址和报告系统(ACARS)会通过FMS向空中交通管制员传送信息,这套系统被直接集成进了电脑,并可以在后台自动运行。一名机组成员能够通过关闭FMS将ACARS成功关闭。

“地面上的人知道你改变了飞行管理系统的唯一方法就是研究ACARS传播出的信息,”他说。如果ACARS被关闭,空中交通管制无法立即得知是否有人向FMS编入了新的指令。

在特定情况下,飞行员可以不需要他们的FMS,比如电气火灾会导致电路的电源关闭或系统提供错误的读数,戴伊说。如果系统“陷于混乱”,飞行员可以关闭FMS,然后将原始数据利用短程无线电信号发送给飞机、信标或盲目着陆系统,这取决于飞机的着陆地点。

航空业在过去的几年里一直在开发技术,以满足空中交通管制员和航空公司本身希望在越洋长途飞行中保持与飞机连续联系的愿望。一个看起来很有希望的创新技术是,基于卫星的自动相关监视-广播(ADS-B)设备。ADS-B依赖于全球定位系统卫星和飞机上的应答器之间的沟通,告知驾驶员、其他飞机和空中交通管制员们一个飞机的位置、身份、速度和高度。ADS-B能不断收集和传输信息,而雷达每隔一段时间才会发出电磁波。

多年来,美国联邦航空管理局(FAA)一直在推动采用ADS-B作为其下一代航空运输系统计划的组成部分,虽然该技术目前并非主流。美国联邦航空局希望ADS-B“将把空中交通管制从雷达为基础的系统搬至卫星导航的飞行器定位系统,”根据2010年5月28日联邦纪事,其中规定2020年前在大多数美国领空作业的飞机必须有ADS-B(PDF)。

到2017年飞机在欧盟领空作业必须具备ADS-B,2015年开始新建造成的飞机必须配备ADS-B技术(PDF)。其他一些国家,包括澳大利亚、新加坡和越南,已经开始要求特定飞机在其领空的特定区域飞行时必须装载有ADS-B。

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