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航班失聯:你所不了解的航空通信

發布時間:2014-3-30 16:54    發布者:lichen
關鍵詞: 航班失聯 , 航空通信
無論如何,這都將是世界民航史上的一塊黑色的石碑,一如4561天之前的“9·11”事件。那一次,恐怖分子強行打開駕駛艙,操控飛機撞向了大樓,奪去了三架飛機和地面上幾千人的生命。“9·11”之后的第28天,2001年10月9日,美國聯邦航空局(FAA)推出了特別聯邦航空條例(SpecialFederal Aviation Regulations),要求美國的民航客機換裝更加堅固的駕駛艙門等安全設備。

2002年3月21日,國際民航組織(ICAO)制定了新的民航客機安全標準。到2003年11月1日,全世界所有60座以上的民航飛機都換上了新標準的駕駛艙門。從那以后,如果飛行員從駕駛艙里鎖住艙門,外部即使用輕武器射擊也不再能把它打開。

這一次,這道打不開的艙門很可能成了邪惡的幫兇。

成立于1944年的國際民航組織是聯合國的一個專門機構,目前有191個成員單位。2009年,該組織曾展開商討是否修改現行標準,讓飛機的自動報告系統的報告間隔縮短。但是跟發生在類似國際組織中大部分“正常時期”的討論一樣,那次討論陷入文山會海,至今仍無結果。

在世界空難調查史上,像馬來西亞航空MH370航班這樣毫無頭緒的并不多見。

失靈的應答器

漫長的空中旅程中,除了那些關鍵時刻,飛機與地面的語音通信聯絡基本是安靜的。

2014年3月8日凌晨1點19分,地面空管在略顯嘈雜的公用頻率中聽到了MH370航班副駕駛哈米德的聲音,他說:“好的,晚安。”當三分鐘后,這架注冊號9M-MRO的波音777-200ER客機從空管雷達屏幕上消失的時候,空管員即使注意到了屏幕上眾多亮點中的一個不見了,也不會感到特別慌張。這種事時常會發生——飛機上的應答器出故障了。

所謂應答器,最早來自軍用飛機。當雷達在二戰中被投入防空作戰,如何區分雷達屏幕上亂哄哄的光點哪個是敵哪個是友就成了一件意義非常大的事。后來,技術人員在飛機上裝上了敵我識別裝置。現在,所有的軍用防空雷達發射的電磁波中,都會有一小段加密的信息。這段信息會被飛行器上的敵我識別裝置接收,如果密碼能對應上,這個裝置就會自動發送一段加密的信息傳回雷達。雷達接受到這條信息,就會在屏幕的回波信號上加注一個本方的標記。如果是控制導彈的火控雷達,則會自動解除鎖定。

所以,敵我識別器一直是軍方最高密級的裝置之一。1976年9月6日,蘇軍中尉別連科駕駛神秘的米格-25戰斗機叛逃到日本,蘇軍被迫替換了所有裝備的敵我識別器密碼。這種防空識別裝置很快成為民用的航空應答器。它就在駕駛員觸手可及的地方,方便駕駛員調整合適的頻率。當然,它也可以很容易地被關掉。空管雷達多數也就成了所謂的“二次雷達”,也就是可以發送詢問信號并接受應答器回復的雷達。

應答器故障沒什么大不了的,地面人員還會通過無線電通訊與飛機保持聯系,就像三分鐘前那樣。但是,這是到目前我們聽到的機上所有239人的最后一句話。

漫長的空中旅程中,飛機駕駛員和地面空管人員也不會總是喋喋不休地對話,除了那些關鍵時刻,飛機與地面的語音通信聯絡基本是安靜的。所以也不會有太多人注意到這架安靜的飛機。而且,為了減少駕駛員和空管的工作量,同時降低語音播報可能造成的誤讀誤聽,從上世紀80年代開始,飛機制造商們便給民航客機安裝上了一種叫飛機通訊尋址與報告系統(ACARS)的設備。這個設備可以讓飛機自動向地面發送一些關鍵數據——從速度、高度、油量到供水系統還有多少存水不一而足。同時,地面也可以向飛機發送天氣預報之類的信息。最早ACARS還擔任著為機組人員考勤的重任。當飛機推出登機門、起飛、著陸、停靠登機門時,相應部位的傳感器都會通過ACARS系統向航空公司的運營中心的薪酬計算系統發出信號,計算機組的工作量。

如何跟飛機通信?

民航飛機看起來酷炫無比,充滿了高科技的結晶,但其實這個行業也是非常古板的,對衛星技術不太感冒就是各種“高冷”表現中的一個。

現在,每架飛機標配有甚高頻(VHF)通訊系統,這種通訊技術被應用在航空界已經70多年了。它并不復雜,一個無線電愛好者可以輕松收聽不加密的空地VHF語音通信內容。但是,地球是個球這個事實阻礙了基本上是直線傳播的VHF通訊的覆蓋范圍。在萬米高空飛行的飛機,至多能跟300千米遠的地面電臺聯絡。因此為了跟天上的飛機聯絡,幾十年來人們建立了大量的地面通訊基站。這就像是我們的移動電話網絡。ACARS系統的主要通訊手段就是VHF。但如同移動電話網絡一樣,海洋是一片巨大的空白。

幸好,通信衛星的出現解決了這個難題。從上世紀70年代開始,高懸在赤道上空35786千米的地球同步軌道通訊衛星一顆就可以覆蓋幾乎三分之一個地球表面。只要飛機上裝一個衛星天線,就可以先把數據上傳到衛星,再由衛星接力到地面。始創于上世紀70年代末的海事衛星系統(Inmarsat)就是這樣的一組通訊衛星。今天,它的用戶早已不僅僅是航海者,如果你要去那些人跡罕至、沒有手機信號的地方,最好隨身攜帶一部海事衛星電話。雖然硬件和服務價格都不菲,但它能保證你在任何可以看到天空的地方與遠方的人聯絡通暢。當VHF通訊中斷時,飛機上的ACARS系統就會通過海事衛星電話與地面聯系。這是一個備選,使用衛星通信比用VHF貴得多。

民航飛機看起來酷炫無比,充滿了高科技的結晶,但其實這個行業也是非常古板的,對衛星技術不太感冒就是各種“高冷”表現中的一個。已經有那么完備的無線電定位和通訊網絡,干嘛要再去趕時髦用衛星技術?當然,民航客機可不是用幾個月就可以扔掉的手機,這些滿世界飛的家伙使用的是一個全球統一的巨大網絡,任何技術革新都意味著數十萬架民航客機、數萬個機場、不計其數的其他地面設備都要相應升級。協調國家間的合作,談何容易。

馬航MH370航班凌晨1點07分傳回了一次ACARS信息,一切正常。這也是目前已知最后一份有實際內容的ACARS信息。要關掉ACARS系統并不容易,機上人員要通過駕駛艙地板上的一道暗門進入腳下狹窄的電子設備艙。也或許,ACARS就是壞了。

嚴重的航空事故本來就是各種小概率事件的集合。

巡視著天空的不僅僅是空管系統。各國的軍用防空雷達是比空管雷達更強大的巡天者。當MH370在泰國灣上空從空管雷達屏幕上消失的時候,馬來西亞空軍的某個雷達站捕捉到一個折向西飛行的目標。這個“不明飛行物”不急不緩地穿過馬來半島,在安達曼海上的某處飛出了馬來西亞軍方雷達的視野,此時是2點15分。

軍方為什么沒有發現這是一架迷途的航班,或者軍方是否辨認了它的身份,我們不得而知。即便是強大如前蘇聯的國家,天空也有不設防的時候。1987年5月28日,一架小飛機悠悠降落在紅色帝國的心臟——紅場。它是從遙遠的芬蘭赫爾辛基飛來的,駕駛者是來自西德的飛行愛好者魯斯特(Mathias Rust)。一個僅有40小時飛行經驗的菜鳥,穿透了世界上最嚴密的防空網。蘇聯國防部長和防空軍總司令因此下臺。

沉默的MH370就此消失了。

唯有海事衛星仍然在堅持著它的工作,每隔一小時試圖與飛機建立一次聯系。雖然ACARS系統不再回復任何有內容的信息,但是,它在“聽”到衛星發來的“敲門聲”的時候,還會回應一聲。這就好像手機即便關機了,其實還是會有跟基站的信號聯絡。所以我們才會看到在諜戰片中,特工們為了避免被手機定位,會把手機砸爛,而不是僅僅是關機。



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