4月16日，MH370航班失聯(lián)整整40天。兩天前，“藍(lán)鰭金槍魚(yú)”自主水下航行器開(kāi)始進(jìn)行海底搜尋，在水下執(zhí)行6個(gè)小時(shí)作業(yè)后，因下潛超出4500米的設(shè)計(jì)深度，其自帶的安全裝置啟動(dòng)并浮上水面。

　　謎團(tuán)至今未解。

　　吉隆坡空管塔臺(tái)與MH370的通話(huà)、馬來(lái)西亞軍方雷達(dá)曾探測(cè)到飛機(jī)、羅爾斯·羅伊斯公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)羅羅公司)透露飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送過(guò)數(shù)據(jù)、國(guó)際海事衛(wèi)星組織靠“握手”信號(hào)劃定南北弧線(xiàn)、馬總統(tǒng)納吉布宣布根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)飛機(jī)在南印度洋“終結(jié)”……自3月8日與地面失去聯(lián)系以來(lái)的一個(gè)多月里，機(jī)載設(shè)備每次與地面進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸都成為尋找這架飛機(jī)的重要線(xiàn)索。

　　近日，全球航空公司承諾：“不再讓另一架飛機(jī)消失。”它們?yōu)榇酥贫ù_保飛行中的飛機(jī)得到妥善追蹤的研究計(jì)劃。國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)也表示，將成立“特別工作組”，研究追蹤商用飛機(jī)的可用選擇。

　　飛行安全問(wèn)題是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的各環(huán)節(jié)，研究飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)設(shè)備及各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控、故障診斷和故障隔離，對(duì)保障飛機(jī)安全運(yùn)行極為重要。

　　站在飛機(jī)通訊的角度，人們不禁問(wèn)：在信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，為什么各種通訊方式都沒(méi)有監(jiān)測(cè)到一架民航飛機(jī)?未來(lái)，究竟還有什么新的通訊技術(shù)能廣泛使用以保證安全?

　　MH370事件發(fā)生以來(lái)，航空業(yè)組織的管理人士已經(jīng)開(kāi)始倡導(dǎo)開(kāi)展防干擾式飛機(jī)安全和通信系統(tǒng)的研究。《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪(fǎng)多名航空通信領(lǐng)域?qū)＜耀@悉，盡快在民航業(yè)推廣推動(dòng)新的實(shí)時(shí)通訊、監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為一項(xiàng)重要議題。

　　起飛后的一小時(shí)

　　如果按照通信設(shè)備停止工作的時(shí)間線(xiàn)，重新梳理MH370起飛后的一小時(shí)，或許可以獲得新的啟示。

　　北京時(shí)間3月8日零時(shí)41分，MH370航班從馬來(lái)西亞吉隆坡國(guó)際機(jī)場(chǎng)起飛，前往北京。

　　零時(shí)46分左右，飛機(jī)離開(kāi)吉隆坡機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)站調(diào)人員管控范圍，交由吉隆坡區(qū)調(diào)管制。

　　1點(diǎn)07分，“MH370保持高度350，MH370保持高度350。”機(jī)組兩次重復(fù)了客機(jī)保持在3.5萬(wàn)英尺高度。此時(shí)，“飛機(jī)通信尋址報(bào)告系統(tǒng)(ACARS)”向地面發(fā)送數(shù)據(jù)，表明飛機(jī)一切正常。

　　據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道，調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)，ACARS就在1點(diǎn)07分至1點(diǎn)37分兩次數(shù)據(jù)發(fā)送中間，被人為關(guān)閉。

　　乘客和地面空管對(duì)此并不知情，飛機(jī)與地面保持聯(lián)系的另一種方式仍然在正常工作。人們經(jīng)常在電影中看到這個(gè)畫(huà)面：飛行員通過(guò)耳機(jī)和麥克風(fēng)與地面管制員保持通話(huà)。這樣的無(wú)線(xiàn)電通訊，使用的正是“甚高頻通信系統(tǒng)”，與常見(jiàn)的“步話(huà)機(jī)”原理類(lèi)似。這一系統(tǒng)是目前民航飛機(jī)的主要通信工具，主要用于飛機(jī)起飛、降落時(shí)或通過(guò)控制空域時(shí)，同一頻段的機(jī)組人員和地面管制人員就可以進(jìn)行雙向語(yǔ)音通信。

　　1點(diǎn)20分左右，離開(kāi)出發(fā)機(jī)場(chǎng)40分鐘的MH370送出了它平飛后對(duì)乘客的第一份問(wèn)候。吉隆坡區(qū)調(diào)空管正通過(guò)“步話(huà)機(jī)”告訴駕駛艙：“馬來(lái)西亞370，聯(lián)系胡志明120.9，晚安。”駕駛艙回答：“晚安，馬來(lái)西亞370。”一個(gè)多月的調(diào)查確認(rèn)，這個(gè)聲音來(lái)自機(jī)長(zhǎng)扎哈里。如果沒(méi)有后面的故事，這不過(guò)是民航飛行中極為普通的一幕。

　　仍在正常工作的通信系統(tǒng)還有“空管雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)”，也被稱(chēng)為“二次雷達(dá)”。一分鐘后，1點(diǎn)21分，駕駛艙內(nèi)有人關(guān)閉了應(yīng)答機(jī)，MH370從二次雷達(dá)上消失。

　　這時(shí)，越南空管只好嘗試?yán)^續(xù)用“步話(huà)機(jī)”呼叫MH370，失敗后開(kāi)始請(qǐng)附近的其他飛機(jī)幫忙呼叫。據(jù)馬來(lái)西亞《星洲日?qǐng)?bào)》報(bào)道，另一架波音777飛機(jī)機(jī)長(zhǎng)曾在越南空中交通控制中心的要求下，與MH370取得了聯(lián)系。

　　這名機(jī)長(zhǎng)表示，當(dāng)時(shí)聽(tīng)到了副機(jī)長(zhǎng)的聲音，但由于信號(hào)很差，只能聽(tīng)到喃喃自語(yǔ)的聲音。接下來(lái)，無(wú)線(xiàn)電的聯(lián)系便中斷了。繼續(xù)呼叫也沒(méi)有再得到任何回應(yīng)。

　　2點(diǎn)15分，馬來(lái)西亞軍方雷達(dá)在馬六甲海峽上空檢測(cè)到了不明物體向西持續(xù)移動(dòng)的航跡。該物體以“U”字形折回到馬六甲海峽，橫穿馬來(lái)半島持續(xù)移動(dòng)了約1小時(shí)10分鐘，于2點(diǎn)40分后又消失不見(jiàn)。經(jīng)證實(shí)，這很可能就是失聯(lián)航班MH370。

　　飛機(jī)與地面進(jìn)行有效聯(lián)系的通訊設(shè)備都“意外”停止工作，這是MH370起飛后最令人匪夷所思的一個(gè)小時(shí)。

　　被掐斷的聯(lián)絡(luò)方式

　　上述時(shí)間線(xiàn)表明，ACARS竟然在機(jī)長(zhǎng)最后一次通話(huà)前就被關(guān)閉，它正是包含飛機(jī)大量信息的通訊系統(tǒng)。掐斷ACARS無(wú)疑為搜尋飛機(jī)下落制造了巨大的麻煩。

　　ACARS最早于1977年由美國(guó)航空無(wú)線(xiàn)電通信公司首次使用，其設(shè)計(jì)初衷是為了減少飛行員的工作量。飛行中，ACARS機(jī)載設(shè)備會(huì)自動(dòng)向地面發(fā)送相關(guān)參數(shù)，不用飛行員再口頭向地面報(bào)告。

　　對(duì)于波音777飛機(jī)而言，ACARS還會(huì)將發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳回其制造商羅羅公司。《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者從有關(guān)渠道獲得羅羅公司的一份資料顯示，利用機(jī)載傳感器和實(shí)時(shí)衛(wèi)星傳送，該公司的發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理(EHM)能夠跟蹤全球數(shù)千臺(tái)現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀況。

　　“EHM系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是將飛機(jī)上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妗�A380將ACARS數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)用作主要傳輸路徑。”該設(shè)備健康管理首席工程師尼克·沃特斯曾針對(duì)空中客車(chē)380飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理撰文稱(chēng)。

　　《新科學(xué)家》在其網(wǎng)站上刊登文章指出，作為MH370飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的羅羅公司，確曾收到失聯(lián)的波音777飛機(jī)上的遄達(dá)(Trent)800發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送的兩份數(shù)據(jù)報(bào)告。一份報(bào)告在吉隆坡起飛時(shí)發(fā)出，另一份則在飛機(jī)爬升過(guò)程中發(fā)出。

　　目前，大多數(shù)民航客機(jī)都安裝了機(jī)載ACARS設(shè)備。不過(guò)，北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院教授黃俊指出：“ACARS發(fā)回的信息并不是實(shí)時(shí)的。”按照系統(tǒng)設(shè)定，MH370機(jī)載ACARS設(shè)備將每半小時(shí)向地面發(fā)送一次有關(guān)飛機(jī)狀態(tài)的信息。事實(shí)上，ACARS的數(shù)據(jù)還可以通過(guò)衛(wèi)星傳輸，只是馬航此前并沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)這項(xiàng)服務(wù)。

　　同時(shí)，地面人員還在二次雷達(dá)上失去了有關(guān)MH370的信息。這項(xiàng)在二戰(zhàn)中發(fā)展起來(lái)的軍用技術(shù)利用無(wú)線(xiàn)電波反射原理測(cè)量與目標(biāo)物之間的距離，也被稱(chēng)為“一次雷達(dá)”。馬軍方在2點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)飛機(jī)以“U”形折回馬來(lái)西亞半島的信息便是由“一次雷達(dá)”提供。

　　隨后，在此基礎(chǔ)上能進(jìn)一步分辨飛機(jī)編號(hào)、飛行高度和速度的“空管雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)”被研制出來(lái)，稱(chēng)為“二次雷達(dá)”。二次雷達(dá)工作時(shí)，地面系統(tǒng)將發(fā)射出一個(gè)脈沖詢(xún)問(wèn)信號(hào)。機(jī)載應(yīng)答機(jī)收到該信號(hào)后，自動(dòng)發(fā)出回答信號(hào)，包含飛機(jī)的編號(hào)、高度、速度等信息。

　　據(jù)記者了解，應(yīng)答機(jī)編碼是一組4位8進(jìn)制數(shù)字，取值從0000到7777，共4096個(gè)。國(guó)際民航組織統(tǒng)一規(guī)定了一些世界通用的應(yīng)答機(jī)代碼，如7500代表遇到劫機(jī)事件、7600代表了航班出現(xiàn)通訊故障、7700代表緊急狀況。不過(guò)，一旦飛機(jī)上的應(yīng)答機(jī)停止工作，二次雷達(dá)也就失效了。

　　ACARS和二次雷達(dá)，這兩種能向外界提供飛機(jī)關(guān)鍵信息的通訊方式都被“掐斷”，MH370下落成謎便不再意外。

　　不完整的“握手”通訊

　　3月14日，負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)衛(wèi)星服務(wù)的國(guó)際海事衛(wèi)星組織(INMARSAT)發(fā)表聲明，稱(chēng)他們收到了來(lái)自MH370“例行的”和“自動(dòng)的”信號(hào)，這為尋找MH370提供了新的線(xiàn)索。

　　中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所研究員張萬(wàn)昌在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)介紹，波音飛機(jī)的機(jī)翼上有一根天線(xiàn)，即使關(guān)閉應(yīng)答機(jī)，天線(xiàn)仍然每間隔一小時(shí)向海事衛(wèi)星進(jìn)行電子通訊握手，即發(fā)送ping信號(hào)。

　　隨后，馬來(lái)西亞總理納吉布宣布，飛機(jī)最后一次與衛(wèi)星聯(lián)絡(luò)是馬來(lái)西亞時(shí)間8點(diǎn)11分。也就是說(shuō)，MH370在與空管失去聯(lián)系后以及在8點(diǎn)11分最后一次與衛(wèi)星“握手”前，至少還飛行了7個(gè)小時(shí)，與衛(wèi)星進(jìn)行了5次或6次“握手”。

　　不過(guò)，這些“握手”信號(hào)只能證明飛機(jī)還在運(yùn)作，并不能如ACARS和應(yīng)答機(jī)一樣完整地提供飛機(jī)位置、高度、速度等更具體的信息。通過(guò)“握手”信號(hào)的分析，調(diào)查人員只能獲得飛機(jī)與衛(wèi)星之間的距離。

　　調(diào)查人員由此獲得了一個(gè)半徑約8000公里的圓，8點(diǎn)11分時(shí)，飛機(jī)可能位于這個(gè)圓上的任意一點(diǎn)。排除了最大飛行距離、雷達(dá)能監(jiān)測(cè)的范圍，調(diào)查人員認(rèn)為，飛機(jī)有可能往兩個(gè)弧形航道飛，一個(gè)往泰國(guó)北部，一個(gè)往印度洋南部。INMARSAT還借助“多普勒效應(yīng)”排除了北部弧線(xiàn)的假設(shè)，判斷飛機(jī)最后的位置在南印度洋中央。

　　搜尋MH370進(jìn)入了新的階段。飛機(jī)與同步衛(wèi)星“握手”的通訊信號(hào)無(wú)法得到完整的通訊信息，但是在深度挖掘后，仍然成為尋找MH370的“救命稻草”。

　　呼喚實(shí)時(shí)通訊

　　如今，MH370已經(jīng)失聯(lián)超過(guò)一個(gè)月。在搜索到疑似黑匣子信號(hào)后，海底打撈工作正在有序開(kāi)展。回到失聯(lián)之初，民航界業(yè)內(nèi)人士不禁感嘆：要是有更強(qiáng)大的實(shí)時(shí)通訊和監(jiān)測(cè)設(shè)備，讓地面及時(shí)了解飛機(jī)上正在發(fā)生什么，MH370也許會(huì)有完全不同的命運(yùn)。

　　黃俊向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹，目前，民航飛機(jī)按照劃定的空中航路飛行，航路下面設(shè)置有不同的“區(qū)域控制中心”。“這些控制中心通過(guò)雷達(dá)、應(yīng)答機(jī)及無(wú)線(xiàn)電臺(tái)與飛機(jī)聯(lián)系，實(shí)施空中交通管理。”他說(shuō)，“民航領(lǐng)域的確還沒(méi)有相對(duì)成熟的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。”

　　對(duì)此，南京航空航天大學(xué)航天學(xué)院副教授閆鈞華認(rèn)為，民航飛機(jī)沿著固定航道飛行，除了上升和降落之外的平流層飛行階段，出現(xiàn)故障的可能性很小。她告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者：“因此，在MH370事件發(fā)生之前，民航界一般認(rèn)為，飛行過(guò)程中只需要將關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸回地面就足夠了，并不需要時(shí)刻傳回。”

　　其實(shí)，地空實(shí)時(shí)通訊的技術(shù)已經(jīng)具備。上世紀(jì)60年代初，美國(guó)海軍就采用數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)了艦載機(jī)與航空母艦的實(shí)時(shí)通信。而目前形成的“網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)鏈”，已經(jīng)在軍事航空方面廣泛應(yīng)用。

　　“這些軍用的機(jī)載設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控飛機(jī)飛行高度、速度、航向、加速度、俯仰角、航偏角、滾偏角等參數(shù)。”黃俊說(shuō)。

　　如果擁有足夠的衛(wèi)星通訊帶寬，駕駛艙內(nèi)的實(shí)時(shí)視頻連同語(yǔ)音、飛行數(shù)據(jù)和位置等信息一并打包傳輸給地面也可實(shí)現(xiàn)。閆鈞華舉例說(shuō)：“我們已經(jīng)在神舟十號(hào)飛船上實(shí)現(xiàn)了‘太空授課’，證明天地實(shí)時(shí)視頻通訊在技術(shù)上是可行的。”

　　讓民航飛機(jī)盡快用上實(shí)時(shí)通信技術(shù)，航天技術(shù)專(zhuān)家已對(duì)此達(dá)成共識(shí)。“在事件進(jìn)行中采集并分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是非常有意義的。”閆鈞華強(qiáng)調(diào)，“而目前無(wú)論是ACARS還是黑匣子技術(shù)，都是事后分析原因，事故已經(jīng)無(wú)法挽回。”

　　據(jù)悉，MH370事件發(fā)生以來(lái)，航空業(yè)組織的管理人士已經(jīng)開(kāi)始倡導(dǎo)開(kāi)展防干擾式飛機(jī)安全和通信系統(tǒng)的研究。對(duì)此，黃俊認(rèn)為，應(yīng)由國(guó)際民用航空組織(ICAO)就客機(jī)實(shí)時(shí)通信或防干擾式通信問(wèn)題開(kāi)展研究，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或條例，加以推行實(shí)施。

　　在他看來(lái)，最大的問(wèn)題主要是航空公司對(duì)衛(wèi)星、地面站、機(jī)載設(shè)備、監(jiān)控人員工資等成本的負(fù)擔(dān)。“航空運(yùn)輸是一種商業(yè)行為，目的是營(yíng)利;安全是要付出代價(jià)的，絕對(duì)安全幾乎不可能。下一步如何走，還須在安全的代價(jià)和收益之間進(jìn)行平衡。”黃俊告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。

　　“新航行系統(tǒng)”的新希望

　　事實(shí)上，在MH370事件發(fā)生之前，民航界已經(jīng)注意到實(shí)時(shí)通訊系統(tǒng)的重要性。隨著全球各大機(jī)場(chǎng)日益繁忙，熱點(diǎn)航線(xiàn)越來(lái)越擁擠，飛機(jī)導(dǎo)航與空中管理的任務(wù)更加繁重，給民航飛行安全帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

　　針對(duì)民航飛機(jī)飛行安全問(wèn)題，國(guó)際民航組織(ICAO)于1983年提出了基于衛(wèi)星通信和數(shù)據(jù)鏈通信的方案，提出以實(shí)時(shí)和精確為優(yōu)勢(shì)的“未來(lái)航行系統(tǒng)(FANS)”方案。后來(lái)，這套系統(tǒng)逐漸演變?yōu)?ldquo;新航行系統(tǒng)(CNS/ATM 系統(tǒng))”。

　　1998年，ICAO再次修訂新航行系統(tǒng)的實(shí)施規(guī)劃，修訂內(nèi)容涵蓋技術(shù)、運(yùn)營(yíng)、財(cái)經(jīng)、法律和組織等多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域，以便在全球加速推行和實(shí)施新航行系統(tǒng)。

　　西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院副教授張?zhí)靷ハ颉吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹，新航行系統(tǒng)將使民用航空在安全性上得到革命性發(fā)展，是未來(lái)民航的發(fā)展方向。“其中，非常重要的一項(xiàng)技術(shù)就是廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)。”他說(shuō)。

　　據(jù)張?zhí)靷ソ榻B，自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)是由早期自尋址式和分配式發(fā)展到廣播式的。其主要采用空對(duì)空、空對(duì)地報(bào)告，供空對(duì)空自我相互監(jiān)視和地對(duì)空監(jiān)視，起到了延伸駕駛員“肉眼視程”的作用，有利于實(shí)施“見(jiàn)到后避讓”原則。其特點(diǎn)包括數(shù)據(jù)傳送無(wú)須人工干預(yù)，廣播式發(fā)送使所有用戶(hù)都能實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)等。

　　美國(guó)一直是ADS-B研究和應(yīng)用的先行者。1992年，芝加哥奧黑爾機(jī)場(chǎng)開(kāi)始開(kāi)展早期的ADS-B應(yīng)用研究。2006年，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)宣布，計(jì)劃2014年之前在美國(guó)本土安裝400個(gè)ADS-B地面機(jī)站，以便使衛(wèi)星導(dǎo)航功能在全美地區(qū)實(shí)現(xiàn)。

　　對(duì)于這套系統(tǒng)的成本，中國(guó)民航飛行學(xué)院空中交通管理學(xué)院教授陳亞青曾撰文指出：“一套雷達(dá)監(jiān)視設(shè)備需要投資100萬(wàn)到400萬(wàn)美元，包括選址建造、維護(hù)保養(yǎng)和電力等費(fèi)用，在飛機(jī)流量小的地區(qū)會(huì)造成浪費(fèi)。而1套ADS-B設(shè)備的投資只需要雷達(dá)設(shè)備的1/10，即10萬(wàn)到40萬(wàn)美元。”

　　隨著中國(guó)民航飛行學(xué)院2005年完成ADS-B亞洲地區(qū)首次應(yīng)用測(cè)試以來(lái)，我國(guó)對(duì)ADS-B技術(shù)的嘗試也逐漸展開(kāi)。如今，在多項(xiàng)試驗(yàn)后，中國(guó)民航局已將ADS-B列入民航“十二五”重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容。

　　不僅如此，民航空管技術(shù)裝備公司還于2012年自主成功研制生產(chǎn)了ADSB-2000A型號(hào)ADS-B地面站設(shè)備，民航局為此頒發(fā)了首部國(guó)產(chǎn)自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視接收設(shè)備許可證。

　　無(wú)論MH370最終結(jié)果如何，民航業(yè)內(nèi)人士都相信，MH370失聯(lián)事件啟示我們，現(xiàn)有民航飛機(jī)通訊和監(jiān)視系統(tǒng)正在受到極大挑戰(zhàn)，擁有ADS-B技術(shù)的“新航行系統(tǒng)”將迎來(lái)發(fā)展的大好時(shí)機(jī)。

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