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人类就找不着海上失事客机？

亚航QZ8501航班迄今已失联超过24小时 ， 该航班于28日6时35分从印尼东爪哇省首府泗水起飞 ， 原定8时30分飞抵目的地新加坡 ， 但飞机在爪哇海靠近卡里马塔海峡上空与地面失去了联系 ， 未发出任何求救信号 。
客机海上飞行 ， 失事即失联 ， 其实早已是常态 。2009年法航477航班空难 ， 救援人员也是历尽千辛万苦 ， 才于一周后发现坠海客机的残骸 。而今年3月马航MH370航班失联 ， 则让人们吃惊地意识到 ， 原来海上飞行的客机真是可以凭空消失的 。
笔者认为 ， 海上飞行失事即失联 ， 皆因民航业界对客机海上失事救援欠缺考虑 。
一、海上飞行客机为何会失联
一次雷达跟踪受到地球曲率影响
地面与天上飞机发生"联系" ， 最可靠的手段莫过于一次雷达 。一次雷达向天空发射大功率定向电磁波束 ， 电磁波碰到客机的表面后原路返回 ， 再被雷达接收机接收到 。雷达上的计算机通过综合计算电磁波发射、接收的时间差 ， 天线指向的方位角、仰角 ， 雷达所在位置的坐标 ， 就可以得到飞机的方位、高度 。
一次雷达的探测过程无须飞机的配合 ， 完全由地面雷达完成 ， 这过程中哪怕飞机凌空爆炸 ， 雷达屏幕上也可以看到飞机由原来的一个大光斑变成多个小光斑--碎片反射的信号 。
但一次雷达也有两大缺点 ， 一是数据刷新率有限 ， 二是受地球曲率影响 ， 这两个缺点在进行远距离探测时会放大 。
雷达要进行360度探测 ， 天线就必须进行360度旋转扫描 ， 所以并不是任何时刻都盯着同一架飞机 。而雷达波从发射到返回又需要一定时间 ， 进行远距离探测时 ， 雷达天线的转速就不能太快 。一般来说 ， 航管一次雷达进行远程探测时 ， 转速只有6转/分钟 ， 数据刷新率就只有20-30秒/次 。30秒 ， 客机若失事、高速下坠 ， 这都已经可以下降3000米的高度 。
雷达波为直线传播 ， 所以受地球曲率影响 。举个例子说 ， 若地面雷达与飞机相距400公里 ， 那么这架飞机飞行高度要在10000米左右 ， 地面雷达才看得到 。10000米左右高度也是客机正常的巡航高度 ， 如果客机突然急速下坠 ， 就很可能在雷达数据刷新过来时 ， 已下降至被地面遮挡的不可探测高度 。
这给人们的感觉就是 ， 客机在空中突然就消失了 。
一次雷达这个缺陷 ， 其实很早就在军事上被利用 ， 战斗机、战斗轰炸机低空飞行就可以避开地面雷达的探测 。
二次雷达、ADS-B系统也无法摆脱地球曲率限制
地面与客机的"联系" ， 除一次雷达外 ， 还有地面二次雷达-客机应答机 ， 客机应答机-地面ADS-B系统 。
二次雷达的工作过程是 ， 地面二次雷达发射询问信号 ， 客机上的应答机接收到后 ， 再回答予应答信号 。与一次雷达相比 ， 二次雷达获得的信息更丰富 ， 除飞机方位、高度外 ， 还可以获得飞机的简单状态信息 。例如 ， 客机上的飞行员可以通过应答机 ， 发出客机处于特殊情况的代码--表示劫机的7500、表示通讯故障的7600、表示紧急状况的7700等 。
而客机通过应答机进行无线电广播 ， ADS-B系统通过地面站接收 ， 也可以获得飞机位置(由机上GPS终端给出)、高度、速度、航向、状态等信息 。ADS-B系统的接收机造价远比一次雷达、二次雷达便宜 ， 是各国空管部门现在及未来的建设重点 。
我们现在用智能手机下载一个航班跟踪客户端 ， 如"飞常准"、"flightradar24"、"flightaware" ， 就可以知道各个航班的实时位置、速度、航向 ， 这些数据就来自于ADS-B系统 。
但无论是二次雷达、还是ADS-B系统 ， 它们的工作也受到地球的曲率影响 。海上飞行的客机 ， 远离陆地 ， 飞机只要下降或坠落至一定高度 ， 陆地上二次雷达、ADS-B接收机同样无能为力 。
有了ADS-B提供数据 ， 普通民众也可以通过航班追踪客户端了解客机在什么位置失去联系 。
二、客机海上应急通讯的不足
ACARS报文曾在法航空难搜索中起作用
以上为波束直线传播的联络设备 ， 而能够摆脱地球曲率限制的设备 ， A-320等干线客机上一般装有3部VHF电台、2部HF电台和1部卫星电话 。
这些电台、卫星电话让客机可以与地面进行语音联络 ， VHF波段较短、最大有效通讯距离在500公里以内 ， HF电台通信距离可达上千公里、但通话质量较差 ， 卫星电话则可以让飞机在全球大部分地方与地面取得联系、但收费较高 。
语音联络手段 ， 在飞机处于紧急状态时可能会失效 ， 因为此时飞行员会将注意力集中在飞行操纵上 ， 没时间向地面报告情况 。但客机上还有一个名为ACARS ， Aircraft Communication Addressing and ReportingSystem的飞机通信寻址与报告系统 ， 这个系统以VHF电台及卫星电话作为收发设备 ， 客机飞行时一般会将1部VHF电台分配给ACARS系统 。
ACARS是一个自动化系统 ， 它能按照设定的时间间隔向地面发送报文"短信" ， 地面通过ACARS报文就可以了解客机的方位、速度、高度、当时燃油量、机械状态等信息 。
例如 ， 2009年法航447空难 ， 当时A330客机也是在远离陆地的大西洋上空飞行 ， 当客机空速管发生故障时 ， ACARS系统就通过卫星电话向地面发回了故障报警 ， 从故障发生至坠机约4分钟时间里 ， ACARS系统向地面发回了4条报文 ， 包括26条故障信息、更重要的是客机最后的经纬度 。ACARS报文使人们可以在第一时间定位A330客机的坠机海域--一个半径40海里的圆 。
客机应急通信本可以做得更好
4分钟发了4条报文 ， 每条报文间隔1分钟 ， 最后一条报文定位出一个半径40海里的圆 。这是根据最后一条报文中的飞机位置、高度、速度 ， 推测飞机可能坠毁的海域 。
那为什么ACARS报文不设定为每隔1秒钟报告一次位置、高度和速度？至少在出现紧急状况后应该如此设定 。如果能提高ACARS报文的频率 ， 就可以更精确地推测客机坠海区域 ， 可以搜索节省更多时间 。法航空难40海里的圆 ， 让搜索人员历时一周才找到客机残骸 ， 三年后才用无人潜航器将沉入海底的残骸找齐 。如果这个圆一开始就只有数公里 ， 相信搜索效率会大有提升 。
民航业建设ACARS系统的初衷只为提高航空公司的管理效率 ， 但现在多次发生海上空难搜索难的情况 ， 是时候考虑发挥ACARS系统在紧急情况时的作用了 。在客机发生紧急状况时 ， ACARS系统提高报文发送频率至1秒1次 ， 并不会对现有系统增加多少成本 。
除了使用VHF电台的ACARS系统外 ， 我们现在可以考虑的技术手段还有通过卫星电话发送包含位置、高度、速度、航行等信息的短信 。卫星电话费用较高 ， 但在紧急状态时 ， 客机才提高发送频率 ， 这个成本增加也是可以接受的 。卫星电话的一大优势是通过天上静止通信卫星、或铱星转发 ， 客机在除南北极外的全球大部分地区都可以将求救信息发送出去 。
而比起卫星电话 ， 我国北斗卫星导航系统则是较廉价的选择 。与美国GPS系统不同 ， 北斗系统除了定位、导航功能外 ， 还具有短信息发送功能 。我国已经为南海渔船安装北斗终端 ， 渔民的普遍反映是北斗终端除了发短信便宜外--3毛钱一条 ， 可靠性还远高于拨号难的卫星电话 。
如果我国北斗卫星导航系统开展民航应急通信业务 ， 对全球民航业来说都是一大福音 ， 我国更可以籍此提升自己的国际地位、及科技软实力 。
三、民航客机对海上救援考虑很少
黑匣子没有无线电
上文所述的是飞机在空中发生紧急情况后与地面通联的情况 。客机坠海后呢？都有什么手段与外界联络？
最常被人们提及的是客机上的黑匣子 ， 但黑匣子并不能发出无线电求救信号 。在陆上坠机的话 ， 黑匣子提醒人们注意的只是它桔红色的明亮外壳、以及外壳上的发光带 。
此外黑匣子装有水下发声信标(ULB) ， 水下信标在遇水后启动 ， 每秒发一次频率为37.5KHz的声波信号 ， 可持续工作30天 。黑匣子在水下发出的声波信号只能由声纳在水中进行探测 。由于黑匣子的水下信标体积小、功率也小 ， 一般情况下 ， 舰载声纳最大大约能接收到数公里范围以内的黑匣子声波信号 ， 小型手持式声纳的有效探测范围则只有数百米 。
如果事先不大致获知客机坠海位置 ， 在大海中搜索黑匣子 ， 这无疑于大海捞针 。
现有无线电应急机在海上使用并不可靠
黑匣子之外 ， 客机上还装有应急定位发射机(ELT) ， 一般装有1台固定式ELT和1-2台便携式ELT 。
固定式ELT具有人工启动和自动启动两种模式 ， 在驾驶舱里有操作面板 ， 飞行员可人工打开;自动模式则由加速度传感器触发 ， 飞机坠毁或重着陆时带来的冲击能将固定式ELT自动开启 。
便携式ELT也有人工和自动启动两种模式 ， 其自动模式是浸水后触发 。便携式ELT还可以在水上漂浮 ， 其重心设计能保证天线指向天空 ， 客机坠海后 ， 生还者可将便携式ELT拖带在救生艇后 ， 方便救援力量搜索 。
固定式和便携式ELT都有3个无线电频率 ， 分别为121.5MHz、243MHz和406-406.1MHz频带 。其中121.5MHz是国际救援频率 ， ELT在这个频率会发出尖锐的啸叫声 ， 海上、空中的救援力量接收到后 ， 可以通过无线电测向来寻找ELT所在位置 。406-406.1MHz则是ELT用来向COSPAS/SARSAT全球搜救卫星发出求救信号的频段 ， ELT向卫星发出求救信号 ， 卫星接收后转发给地面站 ， 地面站计算出ELT位置再通知当地搜救部门搜寻 。
相对对水声信号探测 ， 现在对无线电信号的探测要可靠得多、有效探测范围也大得多 ， ELT信号辐射距离可达200-300公里 。
但无线电的弱点是 ， ELT采用的3个频率在水中都无法传播 ， 如果ELT天线没入水中 ， 它就无法对外发出无线电信号 。这样当客机坠海时 ， 固定式ELT基本没可能发挥作用 。
虽然便携式ELT具有入水启动的模式 ， 但它的设置只考虑客机生还者在空难发生后将它取下再使用 ， 这对于惨烈空难来说 ， 往往是没有意义的 。
很多军用技术可供客机海上求救参考
以上说明 ， 无论是黑匣子、还是ELT ， 民航业对海上空难救援的考虑都是很少的 。
现在不少军用技术都可以为民航海上应急救援提供思路 ， 例如声纳浮标 。固定翼反潜机通过投放声纳浮标来追踪潜艇 ， 声纳浮标被投入海中后 ， 会保持直立姿态漂浮于水中 ， 伞状无线电天线伸出海面 ， 当声纳发现潜艇后 ， 就会向空中盘旋的反潜机发出无线电信号 。
民航客机同样可以将ELT设计成声纳浮标的形式 ， 这在技术上并没有多大的难度 ， 客机上有足够的空间改装 。当客机坠海后 ， ELT可以自动从机身释放出来 ， 浮出水面播发无线电求救信号 。
另外浮标上还可以装有较多海水染色剂 ， 浮出水面后 ， 可以设定每隔一定时间施放一次 。而现在民航客机虽然携带有海水染色剂 ， 但一般还是装在机舱内救生包中 ， 如果这个救生包随残骸沉入海底 ， 染色剂也根本起不到作用 。
另外一个可以参考的例子是潜艇 ， 潜艇在失事后也会释放出浮标 ， 发送无线电求救信号 。
结语
【人类就找不着海上失事客机？】总而言之 ， 在科技昌明的今天 ， 不是人类无能 ， 做不到及时发现海上失事的飞机 。更多的还是航空业因为成本、习惯没有为海上救援作更多的考虑 。但以色列都可以强制本国客机安装昂贵的反导系统 ， 航空业界是时候认真检讨客机海上通信、求救设备的改进了 。

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