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MH370的最后一次“握手”

2014-03-27

南方周末 2014-03-27
关键词:航班卫星信号

◤对MH370航班的寻找使得一直隐身于幕后的一家英国卫星公司走到了前台。他们采用一种全新的模型分析方法,从航班与卫星的最后一次“握手”信号中提取了方向、距离等关键信息,并最终得出飞机坠入南印度洋的结论。这个结论是理论上的,仍然需要实践即找到黑匣子及飞机残骸的检验。

南方周末记者 黄永明

运行在地球大气层之外的地球同步卫星最后一次接到MH370航班的完整“握手”信号是在2014年3月8日早上8点11分,再一次接到它的信号应该在9点11分。但9点11分的信号并没有出现。

飞机发出最后讯号的时候,正位于澳大利亚珀斯以西大约1600公里的南印度洋海域。

英国南安普顿大学的海洋遥感专家西蒙·博克萨尔(Simon Boxall)对南方周末记者说,这是一个“不存在可疑之处的结论”。“这个信号的出现,说明当时飞机引擎位于水面之上,还在运行。”他说。

“如果信号的间隔是一小时,那么它还有可能再飞59分钟,这是个不短的距离。”博克萨尔继续说,“但是作为一名海洋学家,我深知,在那个59分钟半径中除了海水,别无他物。”

MH370航班3月8日凌晨从马来西亚吉隆坡飞往北京,中途神秘消失。在大规模的搜寻进行了两个多星期之后,马来西亚总理纳吉布3月24日晚上对外宣布,马来西亚航空公司推定,MH370航班已经坠毁在南印度洋,239名机上人员无人生还。

在MH370航班失联之初,调查人员以为飞机消失的位置位于中国南海,而后来随着新信息的出现,MH370航班的推定飞行路线发生根本性变化,最终认为它一直飞到了遥远的南印度洋。

这其中,为确定飞机飞行路线和最终位置提供了关键信息的,是英国的卫星通信公司Inmarsat。

“两条走廊”的来历

位于英国伦敦的Inmarsat公司由国际海事组织(IMO)于1979年成立,其最初的目的是让船只不管航行到多遥远的海里,都能够与岸上保持不间断的联系,以及在紧急状况下呼救。现在,Inmarsat主要服务于那些需要通过地面通信网络以外的方式进行沟通的客户。

根据英国专家向南方周末记者的介绍,波音777型客机使用了Inmarsat的服务,这种服务让飞机能够把引擎的状态数据传送给波音公司和罗尔斯·罗伊斯公司,以便这些公司掌握其产品的服务间隔和发现潜在的问题。

“它从来不是设计用来确定物体位置的,除非数据流里包含了GPS信息。”博克萨尔说。

Inmarsat的发言人3月25日向南方周末记者表示,在对MH370航班所做的分析上,他们已经讲述了所有能够讲的内容。

Inmarsat的分析可以被分为两个阶段。第一个阶段,是确定了MH370航班最后一次发出“握手”信号(ping码)的所有可能位置。由于通信卫星的精确位置是已经掌握的,那么取得飞机与卫星之间的距离就不是一件难事:信号被发出,然后收到反馈,从两个信号之间的时间差就能够计算出二者的距离。

正是根据这个距离,一个半径接近五千公里的圆在地球表面被画出来。然后根据MH370航班携带的燃油情况,排除掉它不可能飞抵的位置,再排除掉搜救工作已经覆盖的位置,就得到了被广泛传播的那两条弧线。这两条弧线一条自泰国北部至哈萨克斯坦和土库曼斯坦边境,一条经印度尼西亚至南印度洋。

再考虑到飞机发出最后一个信号的位置并不等于其最终位置,所以实际的最终位置要以两条弧线为中心向外扩展。这样就形成两个香肠形的区域,也就是马来西亚总理纳吉布所说的“两条走廊”。

理论上来说,飞机的最终位置有可能位于两条走廊上的任何一点。那么第二步,Inmarsat所做的,是找出MH370航班究竟是飞到了两条走廊中的哪个地方。参与分析的工程师们在此使用了一种前所未见的分析方法,这种方法被有关专家评论为“具有突破性”。

确定最终位置

MH370航班在向卫星发出信号的时候,有可能是在朝接近卫星的方向飞行,也有可能是朝远离卫星的方向飞行。

“聪明之处,也是从未被设计在计划中的,是查看信号频率的变化,也就是多普勒效应。”博克萨尔说。

“比如说一个快速飞过来的物体,它朝你鸣个笛,你听到的声音会比较尖锐,这就是一个非常典型的多普勒现象。”中国科学院遥感与数字地球研究所研究员张万昌解释,“仅通过ping码没有办法准确计算飞机到底飞到了哪儿,通过多普勒效应再进行计算,基本上能够确定它能够飞到哪儿。”

多普勒效应在理论上不难理解,但将它应用于这次分析却并不是一件简单的事情。最困难的地方在于,系统是未经校准来做这件事的,而孤立的数据很难产生意义。所以,工程师们必须另辟蹊径来做系统校准。

他们将相同区域中许多其他航班的信息收集起来,包括它们的准确位置、速度和方向,分析它们与卫星之间的信号,以达到校准的目的。“Inmarsat的应答数据从未被以这样一种方式使用。”博克萨尔说。

根据马来西亚代理交通部长的说法,Inmarsat一共借用了来自6架其他波音777飞机在同一天同一个区域飞行的数据来进行分析。

Inmarsat公司表示,这些计算工作包含了大量的数据分析,而且由于采用的是一种全新的建模方式,所以需要花费一定的时间。不过在博克萨尔看来,Inmarsat的工作速度已经非常快了,他们在两个星期之中所完成的工作量几乎相当于正常的一年工作量。

“他们查看了他们所拥有的所有信号,所有记录,并且反复演算很多遍,试图确定飞机的最后一个信号来自何方。从技术上来讲,这项工作确实十分令人震惊。”博克萨尔如是评论。

遥感专家张万昌解释,中国的卫星,包括北斗卫星,无法完成相同的工作,因为中国的卫星与马来西亚航空没有信号的连接器。

到3月23日的时候,Inmarsat已经可以确定地说,MH370航班毫无疑问是沿南线飞行的。这个结果没有超出许多专家的预料——很难想象MH370航班沿北线向大陆飞行,穿越多个国家却未被任何雷达探测到,或是没有任何人目击到正在空中燃烧的飞机。

“我们算出了最后一次ping码来自哪里,我们知道飞机一定是在发出下一个ping码之前耗尽了燃油,但我们不知道飞机当时是以多大的速度在飞行——我们推测大约是450节。”Inmarsat副总裁克里斯·麦克洛克林(Chris McLaughlin)对外表示,“我们无法知道飞机究竟是在什么时候耗尽燃油的,我们无法知道飞机是俯冲了还是滑行了,我们也无法知道飞机在最后时刻是不是因为冒烟而飞行得更慢。”

Inmarsat在3月23日将分析报告拿给其他一些机构做同行评议。他们在将结果公布之前,需要确认分析过程不存在差错。英国航空失事调查局(AAIB)对这些分析进行了评议。

劫机,还是故障

到目前为止,最令人疑惑的问题仍然是,MH370航班为什么会沿这样一条路线飞行,其背后的逻辑究竟是什么?在失联进入第二个星期的时候,官方的调查人员已经将怀疑的重点放在了机组人员身上。因为只有行家才可能操控飞机按特定的航线飞行,并作出“战术躲避动作”,低空飞行躲开雷达监测。

支持“劫机”理论的线索还有很多。比如,即便飞机引擎完全失灵,在1万多米的高空,飞行员仍然会有15到20分钟的时间来进行处理并发送信号。再如,副机长说最后一句话“好的,晚安”的时候,飞机正要进入飞行员们称为“黑洞”的区域——此时不同国家的空管进行交接,容易形成雷达的真空地带,便于劫机者控制飞机。

然而,飞机最终坠入汪洋之中的发现,是否还支持“劫机”的观点呢?这是调查人员仍需要弄清楚的问题。

在第二个星期里,已经有一些安全专家提出不同的理论来解释此次事件。一种理论认为,机上可能发生了“灾难性事件”,使机舱内充满了烟雾,而机长尽自己最大所能想要找到可以降落的地方。在这种理论之中,机长不是反面角色,而是英雄。一名参与设计吉隆坡国际机场的人士分析,烟雾有可能是由电火花、易燃易爆物或是未能正常引爆的小型炸弹引起,火灾还有可能烧毁应答机系统和飞机通信寻址与报告系统(ACARS)。

还有一种理论认为此次事件是机长的自杀行为。澳大利亚的国际恐怖主义专家亚当·多尼克(Adam Dolnik)指出,除非劫机者手上有机枪,不然是很难控制住机上两百多名乘客的。不过目前调查人员没有给出支持“机长自杀”理论的证据。

MH370航班的悲剧已经让一些人开始思考如何改进民航的安全性。麦克洛克林将它类比为泰坦尼克号。“你所能希望的唯一事情是,自此之后,所有的航班都会被强制要求持续追踪。”他说。

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