圖、馬航370號航班搭載了152名同胞
1、爲什麽現代科技監測不到一架客機的具體動向?
2014年3月8日,一班從馬來西亞吉隆坡前往中國北京首都國際機場的波音777-200ER航機神秘失蹤的事件,被認爲是有史以來“最離奇”的飛機失聯案例馬來西亞標准時間(UTC+08:00)淩晨0:41,馬航MH370班機離開吉隆坡國際機場M號航站樓,起飛時機上載有239人(包含兩名幼兒),當中大部份乘客均屬中國公民。
2014年3月7日,機場攝像頭錄下了飛行員過安檢時的鏡頭,和往常一樣,次日淩晨12點41分,馬航370經32右跑道起飛前往北京。和所有現代客機一樣,波音777堪稱一個民航客機上的奇迹。
飛機上擁有各種先進的輔助駕駛設備,其中包括自動駕駛儀。它從交付第一架飛機開始,擁有19年的完美運營記錄。飛行員可以在全球任何地方使用甚高頻(VHF,Very High Frequency)和高頻無線電(HFR,High Frequency Radio)一種飛機通訊尋址與報告ACARS的文本信息系統,以及衛星通信系統來進行語音交流和傳輸數據。
圖、馬來西亞航空公司公布的中國乘客名單
當一架飛機開始飛行時,它的飛行路線已經被規劃好了。飛行員只需要把路線數據載入導航電腦,馬航370起飛後不到一分鍾,飛機機組被告知修正路線飛往北京,飛機要右轉,經IGARI路點,通過一條直線飛往北京。
路點(Way Points)是地圖上協助空管及飛行員用來導航的代碼,在IGARI附近,馬航370將由馬來西亞空管移交給對面的越南方面管理。經過26分鍾飛行後,從飛機上自動發出最後一條ACARS信息,顯示飛機按照正常路線飛往北京。
圖1:一次監控雷達和二次監控雷達
飛機升空38分鍾後,馬來西亞空管員可以再二次雷達上清楚的看到馬航370航班,在飛機接近馬來西亞空域的邊界是被告知聯系越南方面的空管員。在1點32分4秒時,馬來西亞的空管員在二次雷達上看到飛機越過IGARI路點,但是9秒鍾之後,馬航370失蹤了。這架波音777上的應答機停止了工作,這也拉開了搜救MH370的序幕。
二次監控雷達監控範圍圖(視頻截圖)
胡志明市空管員在飛機消失17分鍾後開始聯系馬來西亞方面空管。斯德普斯(Stupples)教授解釋了爲什麽他們很難找到飛機,只要應答機正常工作,整條航路都處在二次雷達的監控範圍之內,但是一旦370號航班在二次雷達消失後,空管員沒有備用的監控設備來追蹤,一次雷達完全探測不到馬航370的蹤迹,而全球範圍內只有十分之一的區域在一次雷達的探測範圍內。
加拿大哈迪遜灣(Hudson Bay)就是最繁忙的雷達盲區之一,每天有兩三百架飛機經過這裏。空管員用一種革新性的監控手段來解決問題,現在應用一項叫做廣播式自動相關監控(ADS-B,Automatic Dependant Surveillance)。
能夠幫助預測飛機在雷達盲區的位置,裝備有該設備的飛機用全球定位系統獲取位置,然後自動廣播到地面中心,不同于雷達站,這些廣播接收器的信號接收能力很強,在偏僻的雷達盲區非常的行之有效,自從ADS-B系統啓用之後,有專門的網站利用ADS-B接收機接收資訊後在網絡地圖上顯示飛機的資料及航迹。
貨艙尾部起火,可能影響整架飛機,飛機會造成結構受損,産生大量的煙霧影響能見度,並釋放出有毒氣體。過去的案例顯示,如果飛機起火後不能及時降落,很可能機毀人亡。馬航370失聯4小時候後,搜尋工作在靠近失聯點的中國南海附近展開,但一無所獲。此時遠在倫敦的艾倫·蘇-布魯斯(AlanSchuster-Bruce)他是國際海事衛星組織科學家,該公司爲馬航370提供衛星通訊,從飛機的通訊日志中,布魯斯可以得到最新的消息。
馬航370的最後一條通訊,像它其余的通訊一樣,都被記錄在澳大利亞珀斯的一個地面基站。布魯斯介紹,通訊系統停止60分鍾後,基站會向飛機發出一個信號,基站會向飛機發出一個詢問信號,飛機得到肯定的回複。
這種通訊我們稱之爲“握手”或者Ping。令布魯斯不解的是,數據日記顯示地面基站和飛機有七次“握手”,每次間隔約1小時,這些都是飛機消失後發生的。數據顯示,飛機在失聯後,飛行了7個多小時!所以布魯斯推斷飛機不可能在南中國海附近,雖然科學家質疑這個數據的真實性,但這個數據得到了其他證據的證實。馬航370連接到一顆編號爲3F1的通訊衛星,不過我們無法確認其中的通訊信號。2009年布魯斯曾協助調查了法航447航班的失蹤情況,事後,國際海事衛星組織決定在基站的數據基礎上額外監測一些數據,便可算出衛星和飛機之間的距離。
法航447後,國際海事衛星組織的一次腦力風暴後的決定成爲了馬航370航班的唯一線索。爲了找到馬航370,布魯斯開始分析“電子握手”中記錄的時間,他知道印度洋上空3F1衛星的位置,借用每次“握手”的時間數據,得以算出衛星和飛機之間的信號傳輸時間,通過信號傳輸時間,他可以算出每次“握手”時衛星與飛機之間的距離,標出那些距離,得到7個地面上的圓形大概位置,飛機一定飛過了這些圓,最後一個圓發生于8點19分,飛機在57分鍾後並沒有回複衛星——飛機失蹤的時間。
隨後,海事衛星組織把分析數據發給了馬來西亞當局,當時我們看到多國的救援團隊依然在南中國海進行搜救工作。布魯姆和他的團隊認爲他們的方法是最終線索,如果得知飛機的最初位置以及飛機的速度,就可能得到飛機的飛行路線,但是馬來西亞提供的數據時基于雷達提供的數據,精度不高。海事衛星組織可以排除飛機憑借攜帶燃油飛不到的地方,所以MH370肯定越過其中的一條弧線,飛機可能左轉向南飛或者右轉向北飛。
失聯後的飛機的模擬航迹
現在的證據都在預示了飛機遭到了劫持。MH370在二次雷達上消失後偏離航道的事實顯示了飛機應答機可能已經被故意關閉了。而且劫機者非常了解波音777的飛機構造,他們需要將應答機關閉或者改變原來的編碼。調查員開始拉網式的調查嫌疑犯,乘客名單是一份關鍵的證據。
警方首先鎖定了兩名使用假護照的伊朗人,但很快被排除了。飛行員本身也收到了徹底的調查,但沒有證據顯示他們和恐怖分子有聯系。在MH379消失超過一周後,盡管經過了26個國家的努力,但結果仍是一無所獲。這給了許多飛機上乘客家屬們希望,或許只是開了一個天大的玩笑而已……
3爲什麽尋找一架大型客機那麽困難?
在倫敦,海事衛星組織仍在嘗試新的方法進行搜救,他們得知飛機最後的位置分布在兩個弧線區域上。調查員克裏斯·阿斯頓(Chris Ashton)嘗試著弄清楚飛機到底向那個方向飛,研究“握手”信號的途徑還有一個,信號的另一個數據——飛機信號到達地面站所經曆的時間。
阿斯頓提到,兩條弧線相距甚遠,在這一階段頻率信息應該足夠用來判斷飛機真實的路徑。與MH370接觸的衛星,並非在空中靜止不動。衛星會跨越赤道,南北往複移動,因爲飛機同樣在運動中,所以他們之間的訊號頻率會發生變化。這種變化被稱之爲多普勒效應,因此可以用來計算飛機的飛行方向,這樣可以預測出飛機的大致方位。
但需要經過非常複雜的運算,在進行了多日的多普勒效應的分析後,終于計算得出了結果,最後確認飛機在南半球。這對于大家來講不是一個好消息,它沒有被劫持降落在哈薩克斯坦,而是飛往了汪洋大海。克裏斯的研究報告被呈送到馬來西亞當局,于是就有了下一幕。
飛機在1點起飛,2點失聯,3點被軍用雷達追蹤直到4點消失
調查員科博通過以往的空難案例可用有助于解釋飛機爲什麽最後向南飛行,2005年,太陽神航空波音737的機組人員,也想MH370一樣失聯了。當時兩架F16對他進行攔截,他們飛到旁邊,看到駕駛艙機長的位置是空的,副駕駛呆坐著控制飛機,機艙氧氣面罩也掉了下來。原來是飛機的增壓系統出了問題,但是機組成員沒有察覺到。
這裏有個專業術語稱之爲:失壓後的有效意識時間,飛機失壓後在3萬5千英尺平均只有30到60秒,飛行員就會因爲缺氧而昏厥,但飛機仍處于自動駕駛狀態。如果MH370的飛行員失去意識,可能會有其他人試圖控制飛機。如果飛機激活了自動駕駛,任何人都可以操控飛機進入轉彎狀態。即使所有人都失去了意識,自動駕駛儀也能控制飛機,直到沒油爲止。但現在又有一個疑問,爲什麽MH370會偏航這麽遠?
拖曳聲波定位器在水底探測
4如何盡量避免失聯事件的發生?
在加拿大渥太華,一項新技術把“黑匣子”帶入了21世紀,與其他飛機不同的是,他們加入了一個新的設備AFIRS(自動飛行信息報告系統,Automatic FlightInformation Reporting System),在黑匣子記錄的過程中,對數據進行檢測。飛行數據記錄儀(FDR)是被動系統,它接收數據但並不監測數據,AFIRS在“黑匣子”記錄的同時分析數據,它在時刻分析飛機的飛行狀況,只有在不正常時,它才發出預警。在異常情況發生時,它會自動傳送數據到地面中心,相比于只能事後分析數據的“黑匣子”而言,AFIRS可以實時的分析到飛機的境況。
在蒙特利爾,航空正被數字時代所改變,比亞喬(Piaggio Avanti)P180科研飛機,世界上最快的民用渦輪螺旋槳式飛機。工程師稱監控是飛行運營的下一波革命,該項目的工程師試用了多種廣播式自動相關監視的方法,這是一項改革空管運營的技術。他們的試驗飛機不僅傳送廣播式自動相關監視信號,同時還接收信號,啓動信號接收後,飛機上還能看到其他飛機的動向。還能看到他們的動態,是否有威脅的構成。但這項技術還未達到應用的階段。
就在“黑匣子”電池預計失效的一天,搜救團隊以爲檢測到了信號,他們開始放下自主水下航行器開始在海床上尋找殘骸。但最終一無所獲。
2014年3月8日,馬航370號航班照例起飛飛往北京,起飛不到40分鍾後便消失了,對于飛機的命運有很多猜測。全球範圍內的行動還持續努力找出真相,給遇難者家屬一個交代。國際海事衛星組織劃定的重點區域還在最終弧線上大約偏南28度的地方,截至目前,該區域還未被搜索到。