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众力齐进 海上搜救

2014-06-04郑岳凌

中学科技 2014年5期
关键词:反潜机声呐黑匣子

郑岳凌

Tips “黑匣子”的由来

“黑匣子”之父——澳大利亚科学家沃伦在1953年的一起坠机事故调查过程中,萌生了将飞行员的对话和飞行数据保存在抗坠毁和防火装置中的想法。1956年,沃伦制作出“黑匣子”的雏形——“航空研究实验室飞行记忆匣”。此后,一位记者为突出“记忆匣”的神秘性,杜撰了“黑匣子”这个名称,从此便流传开来。

揭秘“黑匣子”

航空飞行记录器,俗称“黑匣子”,是由“飞行数据记录器”和“驾驶舱话音记录器”两部分组成的。它能通过与之连接的传感器搜集来自飞机不同机械部位和电子仪器的重要数据,常常被当作飞机飞行状况的“见证人”。

一旦黑匣子出现在新闻之中,往往就意味着悲剧的发生。当飞机失事时,飞机能够依靠黑匣子的紧急定位发射机发射出特定频率、类似心跳般有规律的无线电信号,“宣告”自己所处的方位。此外,黑匣子并不“黑”,它的外壳通常采用耐高温高压且防腐蚀的合金材料制成,并被涂成明亮的橘红色,以便搜寻者找寻并由此追根溯源。

倘若飞机坠入海中,黑匣子的水下信标就将在遇水后启动,发射特定频率的声波信号。但由于水下信标体积小、功率也小,舰载声呐一般只能接收到数千米范围以内的声波信号。因此,在广袤的海洋上,要想利用声呐探测到黑匣子的下落也绝非易事。

黑匣子内配有蓄电池,可支持它在至少30天内不断发射声波信号。倘若30天过后,面对不再发射信号的黑匣子又该如何是好?那时只能依赖其他手段,如海底探测器等进行搜索,但与声呐探测设备相比,这无疑会难上加难,因此搜救工作还需争分夺秒。

2009年法国航空公司AF447航班失事后,由于飞机坠入深达数千米的大西洋中,搜救人员为了找到黑匣子,出动了核潜艇和深潜机器人,最终花费近两年时间才由深潜机器人将飞机残骸打捞出水。

黑匣子在了解失事飞机事故原因中的作用不可替代,但客机中的那些通信系统和通信手段同样不可或缺。

多重信号系统定位

现代客机并不是一个“不会说话的机器”,在飞行过程中有多套通信系统向地面控制中心传输飞行数据。

飞机通信寻址与报告系统(ACARS)可以定时收集飞行位置及高度等信息,并通过甚高频信号或无线电通信的方式发送给地面,以便工程师及时发现飞行中存在的问题。2009年,法航AF447在失联前,ACARS系统就发回了多份故障报告。

而飞机发动机健康管理系统(EHM)则能够实时监测发动机的状况。发动机是飞机的心脏,在航空安全中有着牵一发而动全身的重要作用,EHM会将搜集到的数据经由ACARS系统传送给地面基站,并进一步传送给航空公司、飞机制造商和发动机制造商。

除以上两套系统外,为确保飞行安全,大部分航空公司都会利用多套数据管理系统,如甚高频无线电通信系统和机载应答系统,帮助维护飞机飞行,保障人机安全。

九天之上卫星瞰

除了飞机本身具备的信号发射及连接功能,使其能持续发出“我在这儿”的信号,在太空中,卫星亦能一显身手,进行大范围的观测及搜救工作。

其中,电子型海洋监视卫星可通过截获目标发射的雷达信号来测定海洋目标的位置及其外形,此外安装在卫星上的雷达也可发射电磁波,并依靠大型海上目标所具有的巨大反射面积,实现对广阔海面的搜索。成像型海洋监视卫星则可通过其搭载的各种光学传感器,接收热红外、可见光和微波等电磁波信号,并将接收到的这些信号转换为卫星影像上的各种颜色,从而更加详细地获得目标的外观、用途等信息。

除了具有对目标的快速定位追踪能力,美国的“红外线间谍卫星”还能够通过监测红外线来实时辨别热量信号,从而判断飞机是否发生爆炸。一旦发生爆炸,残骸的分布范围将进一步扩大,大部分的金属类残骸都会沉到海里,只有一些纺织品、塑料制品才可能浮出水面,受海水流动的影响,这些漂浮物也可能相距甚远,这也会进一步加大搜救的难度。

在本次MH370航班的搜寻过程中,为了支持水面和空中的搜救行动,我国先后调集了高分、海洋、风云、遥感4个系列近10颗卫星对疑似失事海域进行监测,美国、法国等国家同样也出动了众多高分辨率的卫星参与搜救工作。

但海上各种船只、漂浮物乃至海浪无疑也会成为搜索飞机残骸的“假目标”,可能极大影响图像判读。而在本次MH370航班的搜寻过程中,各国就曾先后发现飞机残骸的疑似物,但最后均被官方证实与失联客机无关。

高高在上的卫星囿于分辨率的制约,往往无法具体辨认物体。一旦发现可疑目标,相比之下,动用水面舰艇和飞机反而能够更加快速、灵活地对事故区域进行第一时间搜救。

海陆空联合搜救

站得高才能看得远,卫星遥感监测具有其优势,但一旦在海面上发现疑似物后,卫星就会让位于水面舰船及其携带的直升机、小艇,因此水面舰艇才是海上搜救的中坚力量。

当舰船抵达现场后,可采用辅以望远镜的目视搜寻,同时还可以利用雷达、声呐等设备对水上和水下目标进行全方位的探测。先进的舰艇往往配置有先进的舰艏声呐和拖曳声呐。相对雷达,声呐在水下往往具有更强的搜救能力。拖曳声呐能够将声呐基阵拖曳在舰艇的艉部后面,深入数百米的水中,从而能够有效避开温跃层的干扰,探测到水下超过数千米深度的信号源。

此外,大型的海军舰艇通常都拥有巨大的舰上空间,所携带的直升机也可独立展开全方位的搜救行动。

与专业的反潜机相比,舰艇的声呐探测仍旧略逊一筹。反潜机具有速度快、航程远的优势,能够快速在空中搜索大面积海域,其上配备的先进搜索设备也十分有利于在第一时间开展搜救工作。

在本次MH370的搜救过程中,澳大利亚、新西兰、日本、韩国等国都派出了颇为先进的P-3C反潜机,美国更是派出新一代的“海神”P-8A反潜机飞赴印度洋海域搜索MH370航班的蛛丝马迹。P-8A反潜机配备先进的磁异探测系统,能够通过确定地球磁场中的磁力变化或反常现象,提供对水下目标的搜索、探测和定位。此外,P-8A反潜机还配备先进的声呐系统,有众多高性能的声呐浮标,能够实现对一片海域极为详尽的探测。

结 语

尽管众多的技术手段可以帮助我们搜寻飞机的下落,但在浩瀚海域的搜寻工作却无异于“大海捞针”。海洋洋流、天气等因素的影响无疑又会让困难重重的海上搜救工作雪上加霜。因此,海上搜救仅靠个人或一国的力量是远远不够的,各国应联动起来,加强信息的沟通和共享,才能及时施救,挽回损失。

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