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为了不被遗忘的MH370

本文来源于科学松鼠会 2014-04-24 00:00:00 我要评论(0
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   【瘦驼/文】无论如何,这都将是世界民航史上的一块黑色的石碑,一如之前的911事件。那一次,恐怖分子强行打开驾驶舱,操控飞机撞向了大楼,夺去了三架飞机和地面几千人的生命。


  911事件改变了世界的图景,也改变了民航业的面貌。

  911之后的第28天,2001年10月9日,美国联邦航空局(FAA)推出了特别联邦航空条例(Special Federal Aviation Regulations),要求美国的民航客机换装更加坚固的驾驶舱门等安全设备。2002年3月21日,国际民航组织(ICAO)制定了新的民航客机安全标准。到2003年11月1日,全世界所有60座以上的民航飞机都换上了新标准的驾驶舱门。从那以后,如果飞行员从驾驶舱里锁住舱门,外部即使用轻武器射击也不再能把它打开。

  这一次,这道打不开的舱门很可能成了邪恶的帮凶。

  成立于1944年的国际民航组织是联合国的一个专门机构,目前有191个成员单位。2009年,该组织曾展开商讨是否修改现行标准,让飞机的自动报告系统的报告间隔缩短。但是跟发生在类似国际组织中大部分"正常时期"的讨论一样,那次讨论陷入文山会海,至今仍无结果。

【民航业界的标准和规章都要通过ICAO这个国际组织冗长的讨论才会得以通过。 图源:新华社】

  在世界空难调查史上,像马来西亚航空MH370航班这样毫无头绪的并不多见。

  2014年3月8日凌晨1点19分,地面空管在略显嘈杂的公用频率中听到了MH370航班副驾驶哈米德的声音,他说:"晚安,MH370。"当三分钟后,这架注册号9M-MRO的波音777-200ER客机从空管雷达屏幕上消失的时候,空管员即使注意到了屏幕上众多亮点中的一个不见了,也不会感到特别慌张。这种事时常会发生——飞机上的应答器出故障了。

  所谓应答器,最早来自军用飞机。当雷达在二战中被投入防空作战,如何区分雷达屏幕上乱哄哄的光点哪个是敌哪个是友就成了一件意义非常大的事。后来,技术人员在飞机上装上了敌我识别装置。现在,所有的军用防空雷达发射的电磁波中,都会有一小段加密的信息。这段信息会被飞行器上的敌我识别装置接收,如果密码能对应上,这个装置就会自动发送一段加密的信息传回雷达。雷达接受到这条信息,就会在屏幕的回波信号上加注一个本方的标记。如果是控制导弹的火控雷达,则会自动解除锁定。所以,敌我识别器一直是军方最高密级的装置之一。1976年9月6日,苏军中尉别连科驾驶神秘的米格25战斗机叛逃到日本,苏军被迫替换了所有装备的敌我识别器密码。这种防空识别装置很快成为民用的航空应答器。它就在驾驶员触手可及的地方,方便驾驶员调整合适的频率。当然,它也可以很容易的被关掉。空管雷达多数也就成了所谓的"二次雷达",也就是可以发送询问信号并接受应答器回复的雷达。

  应答器故障没什么大不了的,地面人员还会通过无线电通讯与飞机保持联系,就像三分钟前那样。但是,这是到目前我们听到的机上所有239人的最后一句话。

  漫长的空中旅程中,飞机驾驶员和地面空管人员也不会总是喋喋不休的对话,除了那些关键时刻,飞机与地面的语音通信联络基本是安静的。所以也不会有太多人注意到这架安静的飞机。而且,为了减少驾驶员和空管的工作量,同时降低语音播报可能造成的误读误听,从上世纪八十年代开始,飞机制造商们便给民航客机安装上了一种叫飞机通讯寻址与报告系统(ACARS)的设备。这个设备可以让飞机自动向地面发送一些关键数据——从速度、高度、油量到供水系统还有多少存水不一而足。同时,地面也可以向飞机发送天气预报之类的信息。最早ACARS还担任着为机组人员考勤的重任。当飞机推出登机门、起飞、着陆、停靠登机门时,相应部位的传感器都会通过ACARS系统向航空公司的运营中心的薪酬计算系统发出信号,计算机组的工作量。

  如何跟飞机通信?现在,每架飞机标配有甚高频(VHF)通讯系统,这种通讯技术已经被应用在航空界已经70多年了。它并不复杂,一个无线电爱好者可以轻松收听不加密的空地VHF语音通信内容。但是,地球是个球这个事实阻碍了基本上是直线传播的VHF通讯的覆盖范围。在万米高空的飞行的飞机,至多能跟300千米远的地面电台联络。因此为了跟天上的飞机联络,几十年来人们建立了大量的地面通讯基站。这就像是我们的移动电话网络。ACARS系统的主要通讯手段就是VHF。但如同移动电话网络一样,海洋是一片巨大的空白。

  幸好,通信卫星的出现解决了这个难题。从上世纪70年代开始,高悬在赤道上空35786千米的地球同步轨道通讯卫星一颗就可以覆盖几乎三分之一个地球表面。只要飞机上装一个卫星天线,就可以先把数据上传到卫星,再由卫星接力到地面。始创于上世纪70年代末的海事卫星系统(Inmarsat)就是这样的一组通讯卫星。今天,它的用户早已不仅仅是航海者,如果你要去那些人迹罕至、没有手机信号的地方,最好随身携带一部海事卫星电话。虽然硬件和服务价格都不菲,它却能保证你在任何可以看到天空的地方与远方的人联络通畅。当VHF通讯中断时,飞机上的ACARS系统就会通过海事卫星电话与地面联系。这是一个备选,使用卫星通信比用VHF贵得多。

【民航VHF地面网和通讯卫星的覆盖范围。 图源:霍尼韦尔】

    民航飞机看起来酷炫无比,充满了高科技的结晶。但其实这个行业也是非常古板的,对卫星技术不太感冒就是各种"高冷"表现中的一个。已经有那么完备的无线电定位和通讯网络,干嘛要再去赶时髦用卫星技术?当然,民航客机可不是用几个月就可以扔掉不心疼的手机,这些满世界飞的家伙使用的是一个全球统一的巨大网络,任何技术革新都意味着数十万架民航客机、数万个机场、不计其数的其他地面设备都要相应升级。国家间合作,谈何容易。

【民航客机客舱地板之下的电子设备舱。】

  马航MH370航班凌晨1点7分传回了一次ACARS信息,一切正常。这也是目前已知最后一份有实际内容的ACARS信息。要关掉ACARS系统并不容易,机上人员要通过地板上的一道暗门进入脚下狭窄的电子设备舱。也或许,ACARS就是坏了。

  严重航空事故本来就是各种小概率事件的集合。

  巡视着天空的不仅仅是空管系统。各国的军用防空雷达是比空管雷达更强大的巡天者。当MH370在泰国湾上空从空管雷达屏幕上消失的时候,马来西亚空军的某个雷达站捕捉到一个折向西飞行的目标。这个"不明飞行物"不急不缓地穿过马来半岛,在安达曼海上的某处飞出了马来西亚军方雷达的视野,此时是2点15分。

【一架小小的塞斯纳172证明了一个世界强国的空防也是漏洞百出的。】

  军方为什么没有发现这是一架迷途的航班,或者军方是否辨认了它的身份。我们不得而知。即便是强大如苏联的国家,天空也有不设防的时候。1987年5月28日,一架小飞机悠悠降落在红色帝国的心脏——红场。它是从遥远的芬兰赫尔辛基飞来的,驾驶者是来自西德的飞行爱好者鲁斯特(Mathias Rust)。一个仅有40小时飞行经验的菜鸟,穿透了世界上最严密的防空网。苏联国防部长和防空军总司令因此下台。

  沉默的MH370就此消失了。

  唯有海事卫星仍然在坚持着它的工作,每隔一小时试图与飞机建立一次联系。虽然ACARS系统不再回复任何有内容的信息,但是,它在"听"到卫星发来的"敲门声"的时候,还会回应一声。

【红圈中的卫星天线发出的信号成了寻找MH370最后的线索。】

  卫星定位,是一种非常 "亲民"的技术。几乎所有的智能手机都内置了GPS芯片,可以接收GPS卫星的定位信号。民航飞机上当然装有GPS,这是现代航空重要的导航手段。但是GPS是单向的,卫星只发不收。

  这些回应,是我们目前掌握的最有用的信息。海事卫星并没有定位功能,实际上为了避免对运动目标通讯时出现信号异常,它还会想办法处理掉因为目标移动带来的信号频率偏移。这种偏离,就是多普勒效应。城市居民每天都会被使用多普勒效应。路上的违章探头就是用多普勒效应来测速的。天文学家们早在100年前就用这种方法测量星星的移动,发现所有的星星都在远离我们,从而反推出了大爆炸理论。

  以往被作为噪声处理的多普勒频移信号,今天成了最后的稻草。Inmarsat公司表示用了前所未有的方法确定MH370最终飞向了南半球,飞往了南印度洋。比近几十年来任何一架悲情航班都安静。

  最终,我们会在这个不大的地球某处找到它。从残破的机体上读到的信息将会让我们更加接近真相。

  而在此之前,一些压在文件堆里的讨论稿将会被再次拿上桌面,一些新的安全标准将会被迅速推广。一如911之后那样。

  愿239个灵魂安息。

  2014年3月28日凌晨

  本文获科学松鼠会授权转载。商业使用请联系科学松鼠会。文中观点仅代表作者个人观点,与财经网无关

【作者:瘦驼】 (编辑:寇茽)
关键字: MH370
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