馬航飛機(jī)失蹤呼喚衛(wèi)星大變革

馬航MH370航班失蹤已超過(guò)3個(gè)多月了，它究竟去了哪里？各方為此動(dòng)用了大量先進(jìn)手段，從直接分析飛機(jī)發(fā)出的各種信號(hào)，到衛(wèi)星和雷達(dá)的天羅地網(wǎng)，再到各國(guó)出動(dòng)了多架飛機(jī)、艦艇、甚至包括核潛艇和深海無(wú)人探測(cè)器，但迄今為止，仍一無(wú)所獲。2009年法航447航班失事兩年后才找到黑匣子，三年后才完成調(diào)查報(bào)告，總計(jì)花了3500萬(wàn)歐元。估計(jì)對(duì)馬航MH370的調(diào)查，可能會(huì)花費(fèi)更多時(shí)間和更多資金。這樣嚴(yán)峻的事實(shí)，正在引起民航業(yè)、衛(wèi)星業(yè)從業(yè)人員的認(rèn)真思考，在信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)突飛猛進(jìn)的今天，為什么不能對(duì)民航飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤？

1 由“國(guó)際移動(dòng)”衛(wèi)星推算飛機(jī)可能的落區(qū)

MH370航班是一架波音777-200飛機(jī)，機(jī)上裝有3部甚高頻（VHF）電臺(tái)、2部高頻（HF）電臺(tái)、1部衛(wèi)星通信系統(tǒng)（SATCOM）和能向地面發(fā)出信號(hào)的應(yīng)答器。應(yīng)答器需與地面空管的二次雷達(dá)配合使用。飛行員主要用VHF電臺(tái)與地面通話，但其作用距離比較近，最遠(yuǎn)只有300～400km，所以在遠(yuǎn)距離越洋飛行時(shí)，飛行員只能使用語(yǔ)音質(zhì)量較差的HF電臺(tái)。一般情況下，飛行員會(huì)將一部VHF電臺(tái)設(shè)定用于機(jī)上飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）與地面站的數(shù)據(jù)通信。而在VHF電臺(tái)超出其與地面站通信距離、或因故障失效時(shí)，ACARS可以自動(dòng)通過(guò)SATCOM系統(tǒng)，向通信衛(wèi)星，如“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”（Inmarsat）上傳數(shù)據(jù)，衛(wèi)星再將數(shù)據(jù)傳回地面站。由于這是一項(xiàng)付費(fèi)的服務(wù)，馬航出于節(jié)省費(fèi)用而未曾購(gòu)買(mǎi)，但失蹤航班上衛(wèi)星電話仍在失聯(lián)后向通信衛(wèi)星發(fā)出了“握手信號(hào)”（又稱(chēng)為ping信號(hào)），英國(guó)航空事故調(diào)查部（AAIB），根據(jù)這些信號(hào)的多普勒效應(yīng)（由于信號(hào)和衛(wèi)星之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使衛(wèi)星收到信號(hào)的頻率發(fā)生了變化），確定了失蹤飛機(jī)是往南飛向印度洋，并推算出飛機(jī)可能的落區(qū)。由于推算中，對(duì)飛機(jī)飛行速度和高度作了假設(shè)，并鑒于飛機(jī)的緊急位置發(fā)送裝置（ELT）沒(méi)有啟動(dòng)，至今也沒(méi)有找到飛機(jī)的任何碎片、殘骸和黑匣子，所以對(duì)其結(jié)果至今仍然存在爭(zhēng)議。

廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視示意圖

飛機(jī)上裝有見(jiàn)證飛行事故的黑匣子。它主要由飛行數(shù)據(jù)記錄儀（FDR）和座艙語(yǔ)音記錄器（CVR）組成。目前黑匣子都采用固體記錄設(shè)備，可在深于4000m的海底工作30天。黑匣子外部裝有發(fā)射超聲波的信標(biāo)。實(shí)際使用證明，打澇黑匣子十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力。雖然發(fā)現(xiàn)過(guò)疑似黑匣子發(fā)出的33.3kHz的相互間隔為1.106s的脈沖信號(hào)，但在深海的搜尋毫無(wú)結(jié)果。

2 呼吁對(duì)民航飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤

在法航447航班失事后，業(yè)界就呼吁對(duì)所有航班，至少對(duì)國(guó)際航班利用衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。在軍用飛機(jī)廣泛采用“衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈”的今天，這項(xiàng)技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)。但是由于要增加許多費(fèi)用，許多航空公司并不積極，也有一些飛行員認(rèn)為這項(xiàng)措施不利于保護(hù)飛行員的隱私而表示反對(duì)。

國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA)總干事湯彥麟(Tony Tyler)在馬航飛機(jī)失蹤1個(gè)月后發(fā)表談話，他認(rèn)為，公眾現(xiàn)在普遍不相信無(wú)法定位失聯(lián)航班，民航業(yè)需要作出回應(yīng)。他說(shuō)：“在我們的一舉一動(dòng)似乎都可以追蹤的當(dāng)今世界，人們很難想象一架飛機(jī)竟然會(huì)消失，而飛行數(shù)據(jù)和駕駛艙語(yǔ)音記錄器又是這么難回收。”由于實(shí)時(shí)追蹤的成本，每架可能高達(dá)數(shù)十萬(wàn)美元，而這還只是安裝機(jī)載設(shè)備的費(fèi)用，因此，他呼吁著手制定針對(duì)商用飛機(jī)位置信號(hào)傳送（無(wú)論它們飛到哪）的全球通用標(biāo)準(zhǔn)。5月1日，馬來(lái)西亞交通部發(fā)表的初步調(diào)查報(bào)告也建議國(guó)際民航組織評(píng)估在商業(yè)航空運(yùn)輸中引入一套實(shí)時(shí)追蹤定位系統(tǒng)的可能性。

下一代“銥”衛(wèi)星用于空管的設(shè)想

在筆者看來(lái)，作為這個(gè)計(jì)劃的第一步，可以先解決緊急情況下，黑匣子數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題。這將有助于解開(kāi)各種謎團(tuán)，及時(shí)提高安全性能，并使搜救行動(dòng)更有針對(duì)性。與此同時(shí)，可將互聯(lián)網(wǎng)引進(jìn)所有飛機(jī)客艙，讓所有乘客在飛機(jī)巡航狀態(tài)下，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)出信息。這次，假若有乘客通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)出一些信息，我們就不至于會(huì)“大海撈針”。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，應(yīng)積極發(fā)展基于衛(wèi)星的空中管理系統(tǒng)，以代替目前完全基于地面雷達(dá)的系統(tǒng)。這項(xiàng)旨在改善空中交通管理的新技術(shù)，可能會(huì)使追蹤變得更加容易，因?yàn)樵摷夹g(shù)能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，包括沒(méi)有雷達(dá)覆蓋的偏遠(yuǎn)海域，并能大大提高空中管制的效率。總部位于美國(guó)弗吉尼亞州的Aireon LLC公司，是著名的“銥”衛(wèi)星通信公司與4個(gè)國(guó)家空中交通管制服務(wù)提供商的合資公司。這家公司計(jì)劃明年發(fā)射應(yīng)用廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）技術(shù)的72顆衛(wèi)星中的首顆。輸送給衛(wèi)星的數(shù)據(jù)將包括詳細(xì)的GPS數(shù)據(jù)、飛行高度以及飛行速度。預(yù)計(jì)該系統(tǒng)將在2017年投入運(yùn)行。

3 推動(dòng)衛(wèi)星技術(shù)大變革

馬航飛機(jī)失蹤的嚴(yán)峻事實(shí)告訴我們，在這個(gè)號(hào)稱(chēng)“物聯(lián)網(wǎng)”的時(shí)代，汽車(chē)、手機(jī)、家電，甚至幾乎任何物品都可以接入互聯(lián)網(wǎng)，但商用飛機(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)卻幾乎未和任何網(wǎng)絡(luò)相連，這表明民航信息系統(tǒng)大大落后于時(shí)代。這既要引起民航界的反思，同時(shí)必然會(huì)引起航天界的反思。

對(duì)于在空中飛行距離較遠(yuǎn)的飛機(jī)，要保持實(shí)時(shí)通信，只能依靠由衛(wèi)星和地面通信網(wǎng)絡(luò)組成的一體化通信網(wǎng)。在互聯(lián)網(wǎng)興起時(shí)，衛(wèi)星界也曾提出過(guò)許多全球衛(wèi)星移動(dòng)通信的方案，包括像“銥”衛(wèi)星等多種低軌道移動(dòng)通信和寬帶通信方案，一時(shí)使人看得眼花繚亂，但投入實(shí)施下來(lái)的卻只是極少數(shù)，而其使用成本仍然很高，通信的帶寬也較窄。

在這次對(duì)馬航失蹤飛機(jī)的搜尋中，各國(guó)遙感衛(wèi)星的表現(xiàn)也不大理想,雖然其原因主要是受搜尋工作總體方向不明確的影響，但一定程度上也反映了當(dāng)前遙感衛(wèi)星能力，包括衛(wèi)星重訪周期和衛(wèi)星圖像識(shí)別技術(shù)等方面的不足。

影響民航業(yè)應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤的障礙，并不是技術(shù)而是成本。曾期望給衛(wèi)星技術(shù)帶來(lái)重大變革的低成本的微小衛(wèi)星及其星座，雖然技術(shù)上突飛猛進(jìn)，但并未撼動(dòng)大衛(wèi)星的傳統(tǒng)地位。因此，馬航飛機(jī)的失蹤也給航天界提供了深刻警示，衛(wèi)星技術(shù)要得到更加寬廣的應(yīng)用，包括在民航業(yè)的廣泛應(yīng)用，必須采用各種措施進(jìn)行大變革，在大幅度降低衛(wèi)星成本（包括發(fā)射成本、衛(wèi)星本身成本和運(yùn)行成本）的前提下，進(jìn)一步提高衛(wèi)星的性能。