Технология, которая позволила контролировать воздушный трафик в реальном времени

Каждый раз, когда мы слышим в новостях о трагическом падении самолёта, может показаться, что на поиски упавшего судна уходит слишком большое количество времени. Это касается самолётов, которые падают в море или океан. Но причина длительных поисков кроется в том, что часто мы не знаем наверняка, где находился самолёт в момент падения. Решить эту проблему должна новая система спутников, которая называется Iridium NEXT. О перспективах нового оборудования на околоземной орбите пишет Лорен Груш, журналистка портала The Verge. Мы перевели её материал для вас.

О проекте

Система спутников Iridium NEXT должна предоставить беспрецедентный уровень отслеживания сотен тысяч летающих аппаратов. Трекинг такого глобального уровня ранее никогда не осуществлялся, и поэтому он может повлиять на регулировку небесного трафика по всему миру.

Сеть состоит из 75 устройств — 66 рабочих и 9 запасных. Ракета Falcon 9, которую 11 января 2019 года запустили Space X, несла в себе 10 последних спутников из этого набора. А на днях компания Iridium объявила, что установка системы завершена. Основной целью Iridium NEXT стало предоставление более качественного глобального телекоммуникационого покрытия, вдобавок к этому каждый спутник оборудован специальным приёмником — технологией, которая позволяет отслеживать самолёты и беспилотники в любой точке планеты.

Панель контроля за состоянием всех спутников системы. Все 66 функционируют штатно. Источник: Iridium

Эти небольшие установки называются ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast) приёмниками, они разработаны, чтобы принимать критически важную информацию о самолётах в реальном времени. Среди подобных данных — скорость, высота и местоположение. После получения информации спутник Iridium NEXT может на лету передавать эти данные диспетчерам и другим лицам, управляющим воздушным трафиком.

Это серьёзное улучшение в сравнении с существующим решением. Несмотря на то что авиакомпании использовали технологию ADS-B последние 10 лет, передача данных была налажена с помощью специальных вышек, установленных по всей земле (всего их более 600). Однако даже 600 вышек не могут покрыть всю поверхность земли и отследить каждый летательный аппарат в мире. Особенно это касается самолётов, которые летят над океанами или в глубине континентов.

«Когда вы летите над Европой или Азией, вы смотрите на карту вашего перелёта на спинке кресла и думаете, что знаете, где сейчас находитесь, — говорит Дон Тома, генеральный директор компании Aireon, которая владеет ADS-B приёмниками и обслуживает их на спутниках Iridium. — И вы думаете, что всем известно, где вы находитесь, но в реальности это вы знаете, где находитесь, и пилот знает о местонахождении самолёта, но воздушный контроль получает данные о местоположении очень нерегулярно».

Размещение спутников Iridium NEXT на орбите. Источник: Aireon

Но спутники системы Iridium NEXT расположены так, что могут принимать данные с любого самолёта, поддерживающего технологию ADS-B.

«Вместо фиксированных вышек на земле, над которыми должны летать самолёты, наши спутники летают над самолётами и собирают значительно более точные данные», — объясняет Тома.

Установка системы очень удачно совпала с принятием международным сообществом стандарта ADS-B как нормы на авиационном рынке. В 2010 году Федеральная Авиационная Администрация США (FAA) обязала оборудовать все самолёты, летающие над территорией страны, технологией ADS-B. Европа и Австралия впоследствии приняли такие же нормы. Эти законы в скором времени позволят перевозчикам и контролирующим органам по всему миру получать значительно больший объём информации.

«Возросшее понимание происходящего делает систему более безопасной, так как люди могут контролировать местоположение каждого летательного аппарата. В этом плане знание — сила.

Адам Мойадиректор продуктового маркетинга по системам безопасности в компании Honeywell Aerospace

Отличие от существующих систем

Требования государственных органов ещё не полностью вступили в силу, поэтому не все самолёты оборудованы системами ADS-B, а без этой технологии авиакомпаниям приходится использовать радары для отслеживания самолётов в воздухе. Как правило, сигнал с земли отражается от борта летательного аппарата, и таким образом высчитывается его скорость и высота. К сожалению, это устаревшие системы, которыми нужно управлять вручную, к тому же у них ограничено рабочее расстояние.

ADS-B не требует ручной отправки сигнала извне. Если самолёт оборудован ADS-B транспондером, он автоматически и постоянно будет отправлять информацию о скорости, высоте и своих координатах на ближайшие приёмники. По данным FAA, эта механика работы значительно эффективнее радаров, но имеет свои ограничения. Каждая установленная на земле вышка покрывает около 400 километров. А так как более 70% площади планеты составляют моря и океаны — далеко не везде можно отследить местоположение самолётов. Более того, и в глубине материков много труднодоступных мест, где попросту не установить такие вышки.

«Ограничение технологии заключается в том, что должна быть наземная вышка, которой нужно передать сигнал, — говорит Мойа. — Вы не можете эффективно это делать над поверхностью воды или в некоторых труднодоступных территориях. К тому же существуют проблемы с расстоянием до вышек. В некоторых местах на планете нужно собирать много вышек разом, чтобы доходил сигнал».

Внешний вид спутника системы Iridium NEXT. Источник: Iridium

«Когда пилот летит над подобными слабо отслеживаемыми территориями, диспетчеры стараются держать самолёты на большом расстоянии друг от друга (от 50 до 150 километров), — уверен Тома. — В дополнение к этому международные рейсы часто следуют чёткому маршруту в таких зонах, пока не долетают до территории с нормальным приёмом. Это сделано с целью максимальной предсказуемости их передвижений. Вы можете наблюдать большое количество самолётов над Атлантикой, двигающихся по одной и той же линии с одной скоростью и на одном расстоянии. У них нет возможности изменить курс, даже если это будет более эффективно. Просто потому что на этих маршрутах такое большое количество рейсов».

Но оборудование Aireon на новых спутниках Iridium может дать диспетчерам больше гибкости в управлении воздушным трафиком.

Шестьдесят шесть рабочих спутников покрывают всю поверхность планеты, включая полюса. Из-за высокой орбиты в 780 километров каждый ADS-B приёмник сканирует значительно большую площадь, чем наземные вышки (до 3500 километров).

Сложности запуска

Изначально Iridium и Aireon планировали завершить запуск NEXT-а ещё несколько лет назад, но ряд задержек и проблем с расписанием привели к тому, что первый запуск спутников системы был отложен на 2017 год. Это вылилось в финансовые проблемы для компании, ведь они планировали зарабатывать от продажи своих трекинговых услуг. Но за последние 2 года ситуация изменилась к лучшему, Space X стали запускать по 10 спутников на каждой из своих ракет, и Aireon получили возможность тестировать свою систему по ходу подключения нового оборудования на орбите. 7 февраля 2019 года компания объявила, что получила контроль над последней партией спутников. Финальное тестирование системы NEXT займёт ещё несколько недель, и полностью запустить систему надеются уже к весне.

Запуск ракеты Falcon 9 с последней группой спутников Iridium NEXT в январе 2019 года. Источник: SpaceX

Если всё пойдет по плану, спутники Iridium начнут получать живую информацию от самолётов и передавать её в дата-центр Aireon в штате Вирджиния. Программное обеспечение будет фильтровать полученные данные (так как они могут дублироваться несколькими соседними спутниками) и передавать в контролирующие авиационный трафик органы. При этом алгоритмы компании будут отслеживать, где находится самолёт, и автоматически передавать информацию органам соответствующей страны. Весь процесс будет занимать меньше двух секунд.

После того как система получит финальную сертификацию, Aireon предоставит возможность подключаться к ней своим первым клиентам, в число которых входит Канадская организация авиационного трафика Nav Canada и Британская NATS. Обе компании инвестировали в Aireon.

В использовании системы также заинтересовано Европейское Агентство Авиационной Безопасности. А FAA уже тестировали систему над Карибскими островами.

Схема работы системы ADS-B с учётом спутников Iridium NEXT. Источник: Aireon

В конечном итоге запуск новой системы потребует достаточно времени. Авиакомпании и соответствующие органы по контролю за воздушным трафиком должны натренировать своих сотрудников использовать новые возможности и обрабатывать набор данных, которых они раньше не получали.

«Просто подумайте: раньше диспетчеры не могли видеть самолёты в прямом эфире. Они использовали процедурные методы, чтобы анализировать местоположение самолёта и безопасно им управлять».

Дон Томагенеральный директор компании Aireon

Но с более детальными данными диспетчеры получат возможность более гибко управлять трафиком, предлагая наиболее эффективные маршруты для экономии топлива и выбросов в атмосферу. А у пилотов появится дополнительная гибкость в изменении маршрутов, если того потребуют погодные условия или что-то ещё.

В заключение

Знания о том, где находятся самолёты в каждый момент времени, сделают небо безопаснее. Но система всё ещё зависит от необходимости постоянной трансляции координат самолётов. В ситуации с рейсом Малайзийских Авиалиний 370, который бесследно исчез над Индийским океаном, есть свидетельство того, что авиационная система была в какой-то момент отключена. Тома считает, что новая космическая система ADS-B поможет диспетчерам лучше понимать такие ситуации и сразу определить, что система отслеживания отключена.

Источник: NATS Blog

«Такая информация имеет ключевое значение в случае катастроф и непредвиденных ситуаций. Знание конкретного местоположения отключения датчика поможет ускорить поиски и спасение пассажиров, — говорит Тома. — Всё приходит к первоначальным принципам — всегда лучше знать, где находится самолёт».

Дедлайн по требованию FFA — 1 января 2020 года, и любые воздушные суда, не оборудованные такой технологией к этому времени, не получат разрешения на взлёт. Независимо от скорости внедрения ADS-B по всему миру, сейчас понятно одно — в обозримом будущем все самолёты будут кричать о своём местоположении. А спутники Iridium NEXT будут всегда в небесах над нами. Слушать.

1365
Написать свой комментарий...