马航飞机失踪呼唤卫星大变革

马航MH370航班失踪已超过3个多月了，它究竟去了哪里？各方为此动用了大量先进手段，从直接分析飞机发出的各种信号，到卫星和雷达的天罗地网，再到各国出动了多架飞机、舰艇、甚至包括核潜艇和深海无人探测器，但迄今为止，仍一无所获。2009年法航447航班失事两年后才找到黑匣子，三年后才完成调查报告，总计花了3500万欧元。估计对马航MH370的调查，可能会花费更多时间和更多资金。这样严峻的事实，正在引起民航业、卫星业从业人员的认真思考，在信息技术和互联网突飞猛进的今天，为什么不能对民航飞机进行实时跟踪？

1 由“国际移动”卫星推算飞机可能的落区

MH370航班是一架波音777-200飞机，机上装有3部甚高频（VHF）电台、2部高频（HF）电台、1部卫星通信系统（SATCOM）和能向地面发出信号的应答器。应答器需与地面空管的二次雷达配合使用。飞行员主要用VHF电台与地面通话，但其作用距离比较近，最远只有300～400km，所以在远距离越洋飞行时，飞行员只能使用语音质量较差的HF电台。一般情况下，飞行员会将一部VHF电台设定用于机上飞机通信寻址与报告系统（ACARS）与地面站的数据通信。而在VHF电台超出其与地面站通信距离、或因故障失效时，ACARS可以自动通过SATCOM系统，向通信卫星，如“国际移动卫星”（Inmarsat）上传数据，卫星再将数据传回地面站。由于这是一项付费的服务，马航出于节省费用而未曾购买，但失踪航班上卫星电话仍在失联后向通信卫星发出了“握手信号”（又称为ping信号），英国航空事故调查部（AAIB），根据这些信号的多普勒效应（由于信号和卫星之间有相对运动，使卫星收到信号的频率发生了变化），确定了失踪飞机是往南飞向印度洋，并推算出飞机可能的落区。由于推算中，对飞机飞行速度和高度作了假设，并鉴于飞机的紧急位置发送装置（ELT）没有启动，至今也没有找到飞机的任何碎片、残骸和黑匣子，所以对其结果至今仍然存在争议。

广播式自动相关监视示意图

飞机上装有见证飞行事故的黑匣子。它主要由飞行数据记录仪（FDR）和座舱语音记录器（CVR）组成。目前黑匣子都采用固体记录设备，可在深于4000m的海底工作30天。黑匣子外部装有发射超声波的信标。实际使用证明，打涝黑匣子十分费时费力。虽然发现过疑似黑匣子发出的33.3kHz的相互间隔为1.106s的脉冲信号，但在深海的搜寻毫无结果。

2 呼吁对民航飞机进行实时跟踪

在法航447航班失事后，业界就呼吁对所有航班，至少对国际航班利用卫星技术进行实时跟踪。在军用飞机广泛采用“卫星数据链”的今天，这项技术完全可以实现。但是由于要增加许多费用，许多航空公司并不积极，也有一些飞行员认为这项措施不利于保护飞行员的隐私而表示反对。

国际航空运输协会（IATA)总干事汤彦麟(Tony Tyler)在马航飞机失踪1个月后发表谈话，他认为，公众现在普遍不相信无法定位失联航班，民航业需要作出回应。他说：“在我们的一举一动似乎都可以追踪的当今世界，人们很难想象一架飞机竟然会消失，而飞行数据和驾驶舱语音记录器又是这么难回收。”由于实时追踪的成本，每架可能高达数十万美元，而这还只是安装机载设备的费用，因此，他呼吁着手制定针对商用飞机位置信号传送（无论它们飞到哪）的全球通用标准。5月1日，马来西亚交通部发表的初步调查报告也建议国际民航组织评估在商业航空运输中引入一套实时追踪定位系统的可能性。

下一代“铱”卫星用于空管的设想

在笔者看来，作为这个计划的第一步，可以先解决紧急情况下，黑匣子数据的实时传输问题。这将有助于解开各种谜团，及时提高安全性能，并使搜救行动更有针对性。与此同时，可将互联网引进所有飞机客舱，让所有乘客在飞机巡航状态下，可以通过互联网发出信息。这次，假若有乘客通过互联网发出一些信息，我们就不至于会“大海捞针”。

从长远来说，应积极发展基于卫星的空中管理系统，以代替目前完全基于地面雷达的系统。这项旨在改善空中交通管理的新技术，可能会使追踪变得更加容易，因为该技术能实现全球覆盖，包括没有雷达覆盖的偏远海域，并能大大提高空中管制的效率。总部位于美国弗吉尼亚州的Aireon LLC公司，是著名的“铱”卫星通信公司与4个国家空中交通管制服务提供商的合资公司。这家公司计划明年发射应用广播式自动相关监视（ADS-B）技术的72颗卫星中的首颗。输送给卫星的数据将包括详细的GPS数据、飞行高度以及飞行速度。预计该系统将在2017年投入运行。

3 推动卫星技术大变革

马航飞机失踪的严峻事实告诉我们，在这个号称“物联网”的时代，汽车、手机、家电，甚至几乎任何物品都可以接入互联网，但商用飞机的数据系统却几乎未和任何网络相连，这表明民航信息系统大大落后于时代。这既要引起民航界的反思，同时必然会引起航天界的反思。

对于在空中飞行距离较远的飞机，要保持实时通信，只能依靠由卫星和地面通信网络组成的一体化通信网。在互联网兴起时，卫星界也曾提出过许多全球卫星移动通信的方案，包括像“铱”卫星等多种低轨道移动通信和宽带通信方案，一时使人看得眼花缭乱，但投入实施下来的却只是极少数，而其使用成本仍然很高，通信的带宽也较窄。

在这次对马航失踪飞机的搜寻中，各国遥感卫星的表现也不大理想,虽然其原因主要是受搜寻工作总体方向不明确的影响，但一定程度上也反映了当前遥感卫星能力，包括卫星重访周期和卫星图像识别技术等方面的不足。

影响民航业应用卫星技术实现实时跟踪的障碍，并不是技术而是成本。曾期望给卫星技术带来重大变革的低成本的微小卫星及其星座，虽然技术上突飞猛进，但并未撼动大卫星的传统地位。因此，马航飞机的失踪也给航天界提供了深刻警示，卫星技术要得到更加宽广的应用，包括在民航业的广泛应用，必须采用各种措施进行大变革，在大幅度降低卫星成本（包括发射成本、卫星本身成本和运行成本）的前提下，进一步提高卫星的性能。