科学释疑：马航失联客机搜救线索的已知和未知

　　[导读] 马航至今杳无音讯，在层层的迷雾和线索中，我们能够做的，是不断刷新自己关于飞机、飞行、雷达、卫星等方面的知识，并通过这些“明确的已知”，去求索那无限的未知。

　这种新型舱门只能由飞行员从里面打开

　　ACARS系统工作原理

　　民航也有超低空飞行的情况

　

　我国风云气象卫星示意图

　　马航MH370于3月8日的凌晨，消失在了无边的天际中，至今杳无音讯。从失联的第一天至今，我们对它的关注有增无减。目前，它已引发了史上规模最大的跨国海空搜救工作，参与搜救的力量达到26个国家和地区。

　　在层层的迷雾和线索中，我们能够做的，是不断刷新自己关于飞机、飞行、雷达、卫星等方面的知识，并通过这些“明确的已知”，去求索那无限的未知。

　　关键疑问

　　关键词：航油

　　飞机能飞多远，这跟它装载的航油密切相关。一般来说，飞机的航油装载量没有固定的数量，不同区域的航空公司都会不同。航油最终装载量的确认是由飞行员和签判员一同来完成。一般来说，在起飞之前，签判员需要搜集一切飞机的相关数据和飞行相关信息并提供给飞行员。飞行员结合签判员给出的建议，最终由机长来决定飞机携带多少航油飞行。

　　根据马来西亚官方召开的新闻发布会显示，通常航班会带45分钟或1小时的储备燃油。由此推算，失联的MH370可以飞行7.5-8小时，携带的燃油量正常，并没有像一些人推测的那样，多带了航油。

　　关键词：应答器、驾驶舱门

　　没有人知道确切答案。根据披露的信息，此次航班的飞机应答器为人为关闭，不排除劫机的可能。对于谁可能劫持飞机有两种猜测，一是飞机上的乘客通过暴力手段挟持飞机;二是机组内部人员劫机。

　　现代飞机的驾驶舱设置很难被外力突破，自“9·11”后，飞机均加强了驾驶舱门的厚度和安保功能。就连机组人员进入也需要输入密码，而驾驶舱门用枪打也无法破坏，外人强行破坏进入舱门的可能性几乎为零。所以由此推断，不排除是机组人员中的关键人物所为。

　　关键词：迫降

　　如果飞机需要迫降，水面或者陆地都可以成为飞机迫降的地点，而且都有可能成功。空军指挥学院研究员、博士生导师徐邦年告诉记者，但是相对于陆地，飞机迫降在海上的成功率要低一些，因为水的阻力很容易使飞机机体受损，如果飞机一部分，比如机翼或机头扎入水中，会造成飞机折断和爆炸。

　　而且在水面迫降的救援时间也很重要。飞机在密封的状态下，机舱内是保持一定压力的，所以飞机会漂浮在水面上一段时间。但是它的漂浮时间是有限的，乘客需要马上从飞机上转移，乘坐飞机上的救生筏等待救援。

　　飞机通联

　　飞机本身有一整套非常完备的防撞、防偏航的设备，和一整套通讯系统，通信电路可以通过卫星等各种方式让地面接收到，总体上可分为无线电通信和数据传输两部分。飞机通讯的基本设计思路是飞机主动与外界联系，而不是地面可以随时主动和飞机联系。所以在飞机与地面的联系中，大多数情况下都需要飞机的主动配合。以下是地面与飞机发生联系的几种主要方法，但是在此次事件中，最为蹊跷的就是，所有的联系方式似乎都在同一时间集体“失声”了。

　　飞机上的应答器是什么?

　　这次事件中，最令人匪夷所思的部分就是飞机上的应答器被人为关闭了。而这一装置就像在黑夜中行驶的汽车的车灯。人为关闭夜间行驶汽车的车灯，无疑是一种令人非常迷惑的行为。所以应答器也成了人们关注的焦点。

　　应答器是一种无线电发射机，用来保持驾驶舱与地面雷达以及空中交通管制员之间的联系。关闭应答器，会使机长无法与地面人员直接联系，地面也不清楚飞机的飞行状态，正常情况下这样做是非常危险的。

　　什么是ACARS系统?

　　除了应答器，在这次失联事件中，另一种可以暴露飞机位置的装置ACARS系统也“失灵”了。马来西亚官方称，客机通信寻址系统ACARS有很大可能性也被人为关闭。

　　ACARS是飞机通信寻址与报告系统。它会在飞行期间，将飞机状态监控系统获取的引擎信息通过甚高频无线电或卫星传到地面，传回航空公司的控制中心。ACARS发送的并非单一信息，而是一个数据包，里面包括了如高度、速度、油量以及航向等。

　　甚高频通信也被关闭?

　　“甚高频”是现阶段全球民航客机使用最广泛的通信设备。飞行员和管制员可以在同一个指定的甚高频波道内，通过发送器和接收机，建立双向的语音通话。甚高频通信具有信号稳定、清晰，辐射距离较远，受干扰较小等特点，已成为民航客机陆空通信中最重要的通信手段。但是由于信号传输距离较远，通信质量会降低，可能出现飞行员无法呼叫到指定频率的情况。在此次事件中，这套通讯系统疑似也被关闭。

　　什么是卫星电话?

　　基于卫星通信系统来传输信息的通话器，其主要功能是填补现有通讯(有线通讯、无线通讯)终端无法覆盖的区域。现代通讯中，卫星通讯是无法被其他通讯方式所替代的。现在服役的远程飞机大多装有卫星电话，卫星电话不受飞机位置的影响，和家庭电话使用方法类似，可以快速与地面建立语音联系，信号不易受干扰。

　　什么是选择呼叫系统?

　　它是基于航空公司的无线网络，并与飞机上的高频系统和甚高频系统相连提供地面与飞机间的通讯。每架飞机都有不同的四字码，每个字母都代表一个单音频，基站通过不同的音调呼叫每架飞机。当飞机收到这个代码时，驾驶舱灯光显示告知机组。

　　飞行常识

　　民航飞机也能做战术规避动作吗?

　　在此次事件中，失联客机奇异的飞行路线和飞行高度，被人们认为是“战术规避”动作。战术规避动作主要是军机使用，主要是为了规避雷达或导弹的追踪，在民机上使用的情况少之又少。雷达主要的监测对象是空中目标，但是由于地球曲率作用和地面高低不平等因素，使雷达很难发现低空以及地物背后的目标，所以传统的规避雷达动作就是超低空飞行。那么民航飞机可以超低空飞行吗?

　　拥有30年歼七飞行经验的退役飞行员、现任北京市延庆区科协书记靳柯认为，要想规避雷达的检测，马航飞机首先需要做的就是确定飞行路线。这需要前期非常细致的准备工作，比如了解当地的雷达位置，航行路线上的海拔、地形等。此外飞行员还必须有足够的经验。

　　马航机长拥有18000小时的飞行经验，而副机长也有超过2000小时的经验。“对于他们来说，在做好细致工作的前提下，驾着民航飞机躲避雷达的监测也不是不可能的事，只要飞机飞得够低就可以。”靳柯说。此外，现在的飞机十分先进，机载系统也可以帮助判断周围的飞行环境，进而确定飞机的飞行高度，娴熟的驾驶员完全有能力做战术规避动作。

　　不过靳柯也表示，民航飞机飞得太低也有一定的风险，因为民航飞机的操作响应比战斗机慢很多，“打个比方，就像普通的汽车踩下油门之后达到100公里/小时的速度可能需要二三十秒甚至更长，但是越野车可能只需要几秒钟。”由于民航飞机体积笨重，其响应时间远远慢于战斗机，如果飞得过低，一旦遇到突发情况，就来不及躲避，很容易造成机毁人亡。

　　为什么雷达探测不到飞机?

　　雷达也有“失聪”的时候。2001年的“9·11”事件后至今，各国加强了对民航客机的追踪和空防，也从未发生过类似民航航班“隐身”飞行的先例。但此次马航客机似乎成功躲过多方雷达。

　　中国航空学会航空专家、《航空知识》副主编王亚男表示，大部分的雷达都是固定在陆地上，对飞机的探测距离十分有限，以澳大利亚为例，该国民用雷达覆盖的海洋上方空域范围只是从海岸线向海洋延伸200公里。世界范围内，很多国家缺少对海上空域甚至部分陆上空域的雷达覆盖，高精尖雷达一般被部署在内陆敏感区，而次敏感区域或不敏感区域的雷达覆盖存在空白。在东南亚一些地区，乃至一些发展中国家或地缘政治不敏感的地区，空防系统并非铁板一块。

　　军用雷达系统也受到覆盖范围的限制。一般情况下，许多军用雷达会忽略军方认为是常规民用航班的信号;在某些情况下，军方甚至会关闭雷达，除非有军演需要或存在潜在威胁。此外，民用雷达一般靠机载应答器来侦测和监视飞行器。飞行器关闭应答器的情况下，民用雷达就无法获取相关信息，而此时，只能使用军用雷达。

　　当然，还有最后一种可能，那就是飞行员对周围的雷达布局了如指掌，利用超级娴熟的驾驶技术，开着民航飞机躲避了雷达的扫描。

　　飞行员模拟器是什么?

　　目前已知最早的飞行模拟器，是1909年的一台专为“安托瓦内特”单翼飞机设计的训练器，其构造简单，外观如同一个剖成两半的木桶，附着于活动支架上。训练时，飞行员坐入座椅，旋转左右两侧的圆盘。两名助手站在地面，配合飞行员的操作，用力扳动固定于木桶底部的长杆，利用杠杆原理，模拟俯仰、滚转等动作。

　　而如今的飞行模拟器，已经能模拟真实飞行时的一切环境，而售价也高达数百万至上千万美元。在民航飞行员的训练过程中，飞行模拟器起着非常重要的作用。和军航不同，由于经费等原因的限制，民航飞行员的训练主要依靠飞行模拟器来实现，相关飞行员的一些考核也在模拟器中完成。所以在此次失联事件中，马航机长家中的飞行模拟器，就成了调查的一个重要线索。

　　卫星功能

　　为什么卫星没有监测到飞机?

　　在地球的上空，包括遥感卫星、海事卫星、间谍卫星等在内的卫星多达几千颗，其中仅中国就有超过一百多颗卫星在轨工作，它们无时无刻不在注视着地球上的各个区域。那么为什么那么大的飞机竟然不声不响地就消失了呢?

　　中国全球定位系统技术应用中心主任曹冲介绍，事实上，地球周围虽然有几千颗卫星，但是每颗卫星都在按照固定的轨道围绕地球转动，它们中的有些大部分用于监测建筑、气象、水温、地理，而不是拍摄空中或者海面上的飞机，只有一部分遥感卫星具备这样的功能，而且这种任务并不是它们工作的重点。

　　此外，地区上空的卫星虽然很多，但还不足以把地球上每个角落看得死死的。

　　比如NASA的卫星每天能对位于印度洋的事发海域观测2次，但空间分辨率只有250米，也就是说只有长度达到250米以上的物体才能在卫星图像上显现出来。

　　卫星如何确定两条走廊?

　　根据3月15日马来西亚举行的新闻发布会信息，当客机与卫星最后信号联系的时候，可能处在地图上标注的两条弧线上。一条弧是哈萨克斯坦到土库曼斯坦的方向，一直往南延伸到泰国;另外一条是从印度尼西亚，向南延伸至印度洋。

　　曹冲表示，这是由一颗悬在印度洋上空35800千米的卫星确定的点位得来的。这个卫星是一颗国际海事卫星，可能是因为飞机上有卫星电话或者卫星娱乐设施，它们会向海事卫星发送信号。这种情形类似手机，即使尚未启用服务或者由电信运营商停止服务，依然会向手机基站发送信号。这让经过这里的卫星在当天8点11分发现了这架飞机。

　　“也就是发送信号那一刻以卫星为中心点所处范围的半径，而理论上讲，这个圆圈上的任何一点都有可能是飞机当时的位置。”曹冲说。

　　卫星监测结果显示，飞机所在的这个圆圈东部位于马来半岛上，西部到达东非大裂谷。因为飞机不可能那么快就到达非洲，所以这个飞机就被确定在圆圈东半部分的一条弧线上。

　　事件发生后，周边的泰国、缅甸、孟加拉等国都表示其卫星没有发现疑似飞机物体。所以飞机只能在该弧线以西，而因为其载油量有限，也就知道了它的最大航程，由此得出一个近似扇形的区域，这就是马航飞机降落的区域。

　　我国怎样调集21颗卫星?它们能做些什么?

　　3月18日，在外交部每日例行的新闻发布会上，中国表示已调用了21颗卫星用于搜寻失联的马航班机。北京大学地球与空间科学学院教授焦维新表示，之所以调动近21颗卫星为地面搜救服务，主要是为了保障拍摄图像的完整性。“卫星在运行过程中，地面有一个覆盖宽度。卫星在运行过程中会与监测海域发生偏离。调动卫星的实质就是要调整轨道，使得前一颗卫星离开监测海域后，后一颗卫星紧跟着补上，确保监测范围实现无缝对接。”

　　据了解，紧急调动的近10颗卫星中，部分卫星还停止了原有工作计划，清空星上原有指令，以加强对失联区域的气象监控、通信、目标搜索等行动的支持。在他看来，调动卫星进行搜寻，“无论是拍摄还是对失联飞机的侦察，应该是笔不小的费用。”

　　焦维新介绍，卫星监测范围大，但需要多颗卫星配合，这也解释了为何要调动近10颗卫星为地面搜救服务。焦维新表示，卫星能监测到海面的漂浮物，包括油污、残骸等等，在失联地区无法确认的情况下，这四种类型的卫星为漂浮物的准确定位和线索的搜寻提供了重要的辅助作用。

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