Як досягти безпеки авіації?

Проблема обмеженого контролю руху повітряних суден над важкодоступними регіонами стара, як сама авіація. В романтичну «кручені» епоху прокладка маршрутів в небі над Атлантикою, Тихим океаном, Сахарою і Заполярьем була справжньою грою зі смертю і обійшлася людству тисячі життів. Але навіть сьогодні, коли подорожі між континентами стали звичайною справою, авіадиспетчери контролюють лише 30% повітряного простору планети.
Рейки для лайнерів
Над вирішенням проблеми «білих плям», які знаходяться за межами радіусу дії локаторів, фахівці з аеронавігації, перевізники і регулятори ринку б’ються вже не одне десятиліття. Наземна мережа спостереження на базі радарів кругового огляду, що фіксують всі об’єкти в «своєму» секторі неба, і спрямованих вторинних радіолокаторів (ББК-радарів), що ідентифікують літаки відбитим кодованому радіосигналу від транспондера, давно досягла своєї фізичної межі. При солідній далекобійності в 240 км її парасольку ледь накриває узбережжя материків, і всіх, хто знаходиться по той бік горизонту, пов’язує з землею тільки радіо.
У 1970-х роках для забезпечення безпеки польотів в океанічних районах була розроблена динамічна система треків з одностороннім рухом,’ конфігурацію з яких-за «джетів» – ураганних повітряних течій на великих висотах – диспетчерським службам доводиться міняти мало не щодня. Треки, в свою чергу, поділяються на ешелони висотою 300 м і шириною 110 км (1 градус по широті). Каравани лайнерів рухаються по них, як по рейках, раз в десять хвилин посилаючи кодовані радіосигнали з GPS-координатами за допомогою бортових систем ACARS (Aircraft Communications Addressing Reporting System).
Спочатку ACARS були задумані для автоматичної передачі даних про технічний стан судна – від режиму роботи турбін і тиску в гідравлічних контурах до функціонування зливних бачків у туалетних кабін – сервісним службам авіакомпаній. Але з появою на початку 1990-х супутникової навігації інженери Boeing і Airbus імплантували в «залізо» ACARS модулі інноваційних для того часу систем зв’язку, відомих під загальною назвою FANS (Future Air Navigation System). Крім автоматичної передачі на «вишку» координат, FANS (гібрид GPS-приймача і радіостанції) забезпечує двосторонній обмін короткими текстовими повідомленнями, в тому числі через супутники угруповань Inmarsat, Globalstar і Iridium у випадках, коли наземна станція стеження знаходиться за межами дальності ВЧ-зв’язку (200 км).
Більше 90% лайнерів, які працюють на трансокеанських маршрутах, обладнані FANS. Тим не менш в умовах безперервного зростання трафіку для гарантованого супроводу лайнерів у віддалених океанічних районах функціоналу FANS вже недостатньо. Сьогодні диспетчери, по суті, не стільки керують трафіком, скільки пасивно спостерігають за ним, фіксуючи час появи бортів в контрольних точках маршруту. Десятихвилинний інтервал зв’язку, протягом якого лайнери пролітають близько 1 50 км, в принципі не дозволяє «землі» приймати оперативні рішення. В умовах польоту, коли від миттєвої реакції диспетчера та екіпажу іноді залежать сотні життів, десять хвилин – ціла вічність.
Втім, навіть на базі FANS «багатоповерхові» системи треків NATS (в Північній Атлантиці і PACOTS (у Тихому океані) забезпечують надійний транзит літаків між континентами. Але через занадто широкого ешелонування ємність небесних хайвеїв наближається до критичного рівня. Приміром, треки в ключових атлантичних районах Gander і Shanwick, що пропускають через себе більше 36 000 рейсів в місяць, вже забиті під зав’язку. Авіакомпанії змушені миритися з ситуацією, хоча польоти з «кривим» коридорами змушують їх спалювати зайве паливо і втрачати дорогоцінний час. За розрахунками експертів служби Nav Canada, тільки за рахунок ущільнення ешелонів до половини градуса (55 км між літаками) і випрямлення маршрутів між Старим і Новим Світом перевізники щорічно будуть економити $1 25 млн, або близько $300 на рейсі. Для галузі, в якій норма прибутку становить трохи більше $б на пасажирське крісло (в Європі), це солідні гроші.
Ущільнення трафіку в «зонах з обмеженою видимістю» FANS на собі не витягне – на відміну від революційної технології ADS-B, яка не тільки зробить небо над океанами прозорим, але і витягне на собі всю світову систему управління повітряним рухом XX століття в XXI.
Віртуальний радар
ADS-B (Automatic Dependent Surveillance Broadcast) – автоматична система спостереження і радіомовлення, що базується на точній супутникової навігації. Фактично це наступний щабель еволюції FANS, хоча їхні шляхи розійшлися ще на ранній стадії розробки, на початку 1990-х. На відміну від системи FANS, яка адресно передає кодовані сигнали станцій стеження, ADS-B два рази в секунду видає у відкритий ефір стислий 120-бітовий сигнал, що містить код судна, його координати, швидкість і параметри бортових систем. «Вроджена» особливість ADS-B – автоматичне формування об’ємного інформаційного хмари, або віртуального радара, з безлічі трансіверов ADS-B в зоні покриття радіосигналу на інших повітряних суднах і на землі.
У 1999-2006 роках технологія ADS-B була успішно протестована в екстремальних умовах Аляски в рамках проекту Capstone. Використання ADS-B призвело до різкого зниження аварійності, пов’язаної з помилками в навігації, і відчутної економії палива при тому, що авіасполучення над важкодоступними територіями штату контролювали усього 1 1 невеликих мобільних ADS-B-станцій. У середині 2000-х встановлення ретрансляторів ADS-B почалася в Австралії та деяких європейських країнах, але на промисловому рівні ця технологія вперше була впроваджена в Канаді.
ЯК ЗНАЙТИ ЛІТАК НА ДНІ ОКЕАНУ
Міжнародна організація цивільної авіації (ІСАО) рекомендувала встановлювати на всі авіалайнери, які будуть випускатися після 2020 року, обладнання системи GADSS (Глобальна аэронавигационная система безпеки та оповіщення про лихо).
У 2009 році перші п’ять наземних станцій повністю «перекрили» простір над стратегічно важливим з точки зору трансокеанських авіаперевезень Гудзоновым затокою, що раніше входили в систему треків NATS, а сьогодні ADS-B у трикутнику між Квебеком, Гренландією і Лабрадором покриває вже весь північний схід Канади. До 2020 року, вважають експерти Nav Canada, за рахунок ефективної навігації авіакомпанії, що літають над Гудзоновым затокою, заощадять на паливі майже $400 млн.
У 2010 році прикладом Канади та Австралії пішли американці, які віддали інфраструктуру ADS-B у приватні руки. За три роки компанія Harris зуміла не тільки розгорнути «парасолька» ADS-B над усією територією Штатів, але і виїхати далеко в море. Приміром, вишки Harris, встановлені на нафтових платформах, зараз контролюють простір над Мексиканською затокою.
Але насправді забезпечити надійну аеронавігацію над пустельними регіонами можна і без опори на «землю». Канадська компанія Flyht ще в 2005 році вивела на ринок унікальний супутниковий ADS-C (означає «контрактний», з обмеженим доступом) сервіс AFIRS. Контейнер AFIRS вагою 3 кг і розміром з ноутбук встановлюється в стандартний слот відсіку бортовий авіоніки, і у будь-якої нештатної ситуації – при різкій зміні висоти, курсу або небезпечної вібрації судна – миттєво починає потокову передачу даних через супутники Iridium в наземний диспетчерський центр. При цьому на землі з допомогою AFIRS «на всякий пожежний» формується віртуальний «чорний ящик» кожного рейсу.
Сервіс, доступний в будь-якій точці планети, недешевий. В $100 000 обходиться «залізо» системи, і ще по $10 000 потрібно викладати за хвилину використання супутникового каналу Iridium.
З космосу видніше
Компанія Aireon, створена виробником радіоелектронного обладнання Harris, супутниковим провайдером Iridium і операторами декількох ключових районів польотної інформації, вже в 2018 році має намір запустити сервіс ALERT, після того як всі 66 супутників Iridium Next, оснащених ADS-B-ретрансляторами, будуть виведені на низьку навколоземну орбіту. Центр обробки даних Aireon буде перебувати в ірландському Баллигиррене, «столиці» району польотної інформації Shanwick.
Компанія Aireon оголосила про введення в експлуатацію вже в 2018 році глобальної космічної ADS-B-системи навігації та моніторингу ALERT (Aircraft Locating and Emergency Response Tracking).
«Місія ALERT полягає в миттєвому і безкоштовному наданні пошуково-рятувальним службам, операторам польотних районів і авіакомпаніям даних про координати та траєкторії будь-якого літального апарату, оснащеного ADS-Ст. ALERT буде функціонувати 24 години в добу і автоматично відслідковувати переміщення всіх без виключення повітряних суден з ADS-У будь-якій точці планети, включаючи Антарктику, заявляє президент Aireon Ден Тома. «Для цього нам не довелося винаходити велосипед. Всі елементи ALERT – ADS-В, потужна наземна мережа ретрансляторів та супутникова навігація – давно існують. Ми лише об’єднали їх в одне ціле. По суті, ми надаємо всім бажаючим вільний доступ до суперсучасної технології рівня NextGen».
За оцінками Aireon, з появою сервісу ALERT до 2030 року авіакомпанії, що літають в океанічних повітряних районах, завдяки ущільненню ешелонів в системах треків до половини, а потім і до чверті градуси заощадять на паливі від $6 до 8 млрд. Потенційна економія на проведенні рятувальних операцій не піддається розрахункам, але якщо врахувати, що протягом двох років на безрезультатні пошуки МН370 вже витрачено понад $50 млн, цифри можуть вийти не менш вражаючими. На сьогоднішній день підготовка до запуску ALERT рухається повним ходом. Влітку 201 5 року було виготовлено 75 супутників Iridium Next, кожен з яких зможе «звести» з орбіти 1500 повітряних об’єктів і 81 ADS-B-транспондер Harris, а в листопаді Міжнародний союз електрозв’язку (ITU) затвердив для систем ADS-У космічного базування частотний діапазон 1090 МГц.
Як знати, може бути, коли-небудь «всевидюче око» ALERT огорне Землю «розумним» ADS-B-хмарою, всередині якого буде можливим повністю автономне пілотування. У будь-якому випадку, як тільки супутники Iridium Next візьмуть перший «сквит» з борту повітряного судна, наш ненадійний світ стане трохи безпечніше.
За матеріалами: ПМ