空難解碼：航天技術(shù)帶我們安全回家
3月24日，德國(guó)之翼航空公司的一架空客A320型客機(jī)在法國(guó)東南部阿爾卑斯山區(qū)墜毀，150名乘客和機(jī)組人員全部喪命。此前，馬航MH370失聯(lián)、法航空難、伊春空難……都給人們留下了深刻的傷痛記憶。
在航空航天技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，人們不禁要問(wèn)，有什么手段可以進(jìn)一步提高飛機(jī)的安全性，從而避免悲劇的發(fā)生?空難后，有沒(méi)有更加快捷高效的搜救方式來(lái)挽救生命?
衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)：民航客機(jī)上的謀士
眾所周知，飛機(jī)上裝備的以人造地球衛(wèi)星為定位基準(zhǔn)的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，是在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是航天技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該系統(tǒng)綜合了傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，能較全面地滿(mǎn)足現(xiàn)代飛機(jī)對(duì)導(dǎo)航的要求。
飛機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航衛(wèi)星、地球站和機(jī)載設(shè)備組成。
首先，導(dǎo)航衛(wèi)星通常由若干顆衛(wèi)星構(gòu)成衛(wèi)星網(wǎng)或衛(wèi)星星座。它接收并貯存由地球站發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)，再轉(zhuǎn)發(fā)給飛機(jī)。同時(shí)，導(dǎo)航衛(wèi)星還接收來(lái)自地球站的控制指令，并向地球站發(fā)送衛(wèi)星的遙測(cè)數(shù)據(jù)。
其次，地球站包括跟蹤站(又稱(chēng)監(jiān)測(cè)站)、遙測(cè)站、注入站、計(jì)算中心(又稱(chēng)主控站)和時(shí)間統(tǒng)一中心等。
最后，機(jī)載設(shè)備通常由接收機(jī)、信號(hào)處理器、計(jì)算機(jī)和控制顯示器等組成。飛機(jī)在飛行時(shí)，接收衛(wèi)星的信號(hào)，從中獲取衛(wèi)星軌道的參數(shù)和導(dǎo)航參數(shù)，計(jì)算機(jī)按規(guī)定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出飛機(jī)位置的坐標(biāo)、速度矢量和其他導(dǎo)航參數(shù)。可以說(shuō)，隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機(jī)能更加精準(zhǔn)地將乘客送達(dá)目的地。
衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：民航客機(jī)上衛(wèi)士
在數(shù)據(jù)傳輸方面，民航客機(jī)上的重要數(shù)據(jù)能否實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婺?SPAN lang=EN-US>?
其實(shí)，民航客機(jī)上的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)早在上世紀(jì)80年代就有了。該系統(tǒng)被稱(chēng)為飛機(jī)通信尋址和報(bào)告系統(tǒng)(ACARS)。這是一種在航空器和地面站之間通過(guò)無(wú)線電或衛(wèi)星傳輸短消息(報(bào)文)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。依靠ACARS網(wǎng)絡(luò)，可以將民航客機(jī)的飛行參數(shù)下載到地面，如飛行器位置、速度、航向等導(dǎo)航信息或引擎狀態(tài)信息。
2009年，法航447航班失事。事發(fā)當(dāng)日，地面接收到失事飛機(jī)上“通訊尋址與報(bào)告系統(tǒng)”傳來(lái)的電子信息，這其中包括一些系統(tǒng)的故障信息和飛行操縱法則的改變，以及最重要的飛機(jī)經(jīng)緯度信息，最終定位到了失事飛機(jī)所處的大致位置。在空難發(fā)生之后的第7天，搜救人員即通過(guò)這些信息找到了首個(gè)飛機(jī)重要大型殘骸——垂直尾翼。
然而，ACARS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需要數(shù)據(jù)鏈的支持。也就是說(shuō)，當(dāng)飛機(jī)在海洋區(qū)域飛行，無(wú)法接收到地基甚高頻信號(hào)時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星通信(SATCOM)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
在衛(wèi)星通信方面，國(guó)際海事衛(wèi)星組織(Inmarsat)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始為飛機(jī)提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)鏈服務(wù)，Inmarsat通訊系統(tǒng)由位于太平洋、印度洋、大西洋東/西部上空的4顆工作衛(wèi)星及在軌等待隨時(shí)啟用的5顆備用衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星位于距離地球赤道上空的地球同步軌道。
飛機(jī)通過(guò)衛(wèi)星中繼站、飛機(jī)機(jī)載通訊設(shè)備和地面通訊基站(包括衛(wèi)星控制中心、遙測(cè)、跟蹤和指揮站及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心)等組成單元，將重要數(shù)據(jù)信息傳輸給地面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)地面操控人員進(jìn)行全局指揮和控制。
航天技術(shù)：將使民航客機(jī)更加安全
盡管衛(wèi)星通信技術(shù)可以把飛機(jī)上的重要信息下載到地面，然而衛(wèi)星通信昂貴的成本卻阻止了這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
據(jù)悉，衛(wèi)星通信費(fèi)用是地基VHF系統(tǒng)的10倍之多。出于成本考慮，一些航空公司僅在大型寬體客機(jī)上配備了衛(wèi)星通信設(shè)備。根據(jù)Inmarsat的消息，在去年12月失事的亞航QZ8501班機(jī)上就未安裝該組織的跟蹤設(shè)備。
為了更好地保障飛機(jī)的飛行安全，在馬來(lái)西亞航空公司MH370客機(jī)失蹤兩個(gè)月后，Inmarsat表示，他們將面向全球客機(jī)提供免費(fèi)的基本追蹤定位服務(wù)。
我國(guó)民航局在2012年12月出臺(tái)的《航空公司運(yùn)行控制衛(wèi)星通信實(shí)施方案》中，也要求在2017年底前，我國(guó)航空公司應(yīng)當(dāng)利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)每架飛機(jī)與運(yùn)行控制中心在4分鐘內(nèi)建立及時(shí)、可靠的語(yǔ)音通信聯(lián)系。目前，可以應(yīng)用于民航衛(wèi)星通訊的系統(tǒng)有海事衛(wèi)星系統(tǒng)、銥星系統(tǒng)，以及基于VSAT(甚小口徑天線)技術(shù)的Ku和Ka衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。
隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，到2020年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。到那時(shí)，我國(guó)飛機(jī)將用上自己國(guó)家的導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)民航飛機(jī)低成本導(dǎo)航定位。
未來(lái)，衛(wèi)星導(dǎo)航與通信技術(shù)將在民航客機(jī)上被更廣泛的應(yīng)用。這些航天技術(shù)的應(yīng)用將讓我們的出行變得更加的安全。
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