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为何推断失联航班飞向印度洋
来源:腾讯网·军事频道    发布时间:2014-03-26    作者:    访问量:5730

3月24日晚上10时,马来西亚政府突然举行新闻发布会,马总理纳吉布宣布马航MH370航班"终结"(ended)在南印度洋远离陆地的海域,机上人员没有生还可能。

纳吉布称他作出这一声明的依据是英国航空事故调查部(AAIB)的新推断。国际海事卫星组织(Inmarsat)和AAIB的工程师在过去几天使用了一种全新方法,对失联航班上卫星电话向通讯卫星发出的"握手信号"(又称为ping信号)再次进行分析,最终确定失联波音777飞机是往南飞向印度洋。

当晚Inmarsat的高级副总裁Chris McLaughlin对外界透露,新方法建立在对无线电信号"多普勒效应"的分析之上。卫星每次接收到的ping信号在频率上会有细微不同,Inmarsat的工程师据此大致推测了飞机的飞行方向及速度,通过建模分析、与实测数据对比,他们发现往南飞向印度洋的假设能与实测数据获得最佳匹配。

所以,Inmarsat分析团队作出了失联波音777采用南部路径的推断。Chris McLaughlin强调,他们的分析结果之前已提交给英国的航空工业同行、以及美国波音公司,这些机构都确认分析合理。

所谓"多普勒效应",这是初中物理介绍过的知识,例如当一列火车鸣着汽笛对你驶来的时候,汽笛声先逐渐变高(频率变高);当火车驶过、远离你时,汽笛声又逐渐变低(频率变低)。

无线电波也同样存在多普勒效应。失联波音777客机在飞行中每隔一小时向卫星发送一次ping信号,即一组无线电脉冲。波音777每次发送ping信号时采用了相同的频率,我们暂且称之为基准频率。由于波音777时刻都与卫星存在相对速度,这样卫星接收的无线电脉冲就会存在频率变化,若波音777飞行方向是接近卫星,这组无线电脉冲的频率是逐渐变高的;若飞行方向是远离卫星,这组无线电脉冲的频率就会逐渐变低

多普勒效应示意图,当波源接近接收者时,频率会变高;远离时,频率会变低。

那么究竟如何判断飞机是往南、还是往北飞行呢?

现在调查人员所了解的情况是,失联波音777的VHF电台被人为关闭后,机上的ACARS系统自动链接卫星电话,向通讯卫星发出ping信号请求链接。为马航ACARS系统提供卫星通讯服务的是Inmarsat卫星通讯网络。Inmarsat卫星通讯网络由4颗部署在地球同步轨道上的通讯卫星组成,这4颗卫星均匀分布在赤道上空。其中一颗定点在赤道印度洋上空的Inmarsat-3 F1卫星接收到了失联波音777飞机上卫星电话发出ping信号。

Inmarsat-3 F1属于第三代海事通讯卫星,它采用了时分多址(TDMA)技术来增加通信信道,因此波音777飞机卫星电话的ping信号里包含了时间序列码。调查人员通过对比ping信号从飞机上发出时的时间与卫星接收时的时间,用这个时间差乘以光速(电磁波传播的速度),就得到了当时波音777与卫星的两点连线距离。

地球上还有很多点与这颗卫星有着同样的距离,这些点排列起来就是地球表面上的一个圆圈,这个圆圈的圆心是Inmarsat-3 F1卫星的星下点位置(卫星在地面上的投影)。仅凭一个圆圈是无法对波音777当时位置进行定位的。我们所熟悉的GPS定位或手机基站地位,都需要3个以上的卫星或基站,3个圆圈同时相交的那一点,才是确定的位置。

Inmarsat-3 F1卫星定点在赤道东经64.5度上空。

当得到飞机与卫星的距离后,可以得到一个圆,飞机位于圆上其中一点。

但调查人员还掌握到波音777上的卫星电话每隔1小时向卫星发出一次链接请求,最后一次在8时11分,其余分别是7时11分、6时11分、5时11分、4时11分、3时11分等。这样,人们还拥有波音777在上述6个时刻与卫星的距离,从而得到6个圆心为Inmarsat-3 F1卫星星下点位置的同心圆。

波音777最后离开雷达探测范围是在2时40分,位置在马六甲海峡西部往西飞行,距离3时11分约半个小时,所以调查人员可以大致假设3时11分时,波音777位于安达曼海附近。

这样调查人员可以将飞机起点定在安达曼海附近,飞机此后的飞行路径必须按顺序经过其余5个同心圆。根据波音777的最大飞行速度、最小飞行速度,通过几何作图,就可以飞机飞行路径的必经范围。若假设波音777以正常巡航速度飞行,这个范围还可以缩窄。

事实上,至少在3月20日以前,调查人员就已经做出了判断,美澳中三国在澳大利亚帕斯西南的南印度洋海域展开搜索,就是基于对Inmarsat-3 F1卫星接收到的信号进行的分析。先划定了一个最可能的区域,然后再判读成像卫星所拍摄的该海域照片,寻找飞机的碎片。

美方通过多个时间点飞机与卫星的距离,以及飞机的可能飞行速度,已将搜索范围缩窄在南北两块较小区域。

通过上述得到的波音777可能飞行范围尽管已非常窄,但存在南北两个对称的区域。

现在的结果是,由于波音777在上述6个时刻相对卫星的运动速度是变化的,Inmarsat的工程师再通过分析飞机在3时11分、4时11分、5时11分、6时11分、7时11分、8时11分这6个时刻所发出的ping信号的频率变化(即多普勒效应),再对比当天6架波音飞机的数据,认定失联波音777飞向南印度洋更符合实际情况。

问题是这可能是一种非常抽象的计算,媒体现有的文字描述、图表、视频都无法向公众详细描述Inmarsat的分析团队是如何将北线排除掉的。而且,空难调查的惯例是,必须找到飞机的残骸,才能宣布飞机失事。外界对失联波音777"终结"在南印度洋这一推定的信任,仅仅基于对国际海事卫星组织Inmarsat、英国航空事故调查部(AAIB)专业性的信任。

Inmarsat给出的图表,这个图表的意思是当飞机在450节速度时,多普勒频移的实测结果更符合南线的情况。

可是,马来西亚方面曾一度隐瞒军用雷达探测到波音777的事实,这使得外界对事故调查的信任度已大大下降。

这也是为什么当马来西亚总理根据Inmarsat的推断,宣布MH370航班"终结"在南印度洋时,中国舆论一片质疑的声音,乘客家属更是直斥马来西亚当局为"骗子"。中国政府显然对马来西亚政府接下来的决定也有所顾虑,很快发出外交声明,要求马方将搜索工作继续进行下去。

过去十多天来,媒体上充斥着各种各样不确定的消息和分析。现在马来西亚方面终于给出一个明确的说法,却提供不了足以打消疑虑的证据。或许只有飞机碎片被找到后,"马航MH370航班’终结’在南印度洋"才能最终获得人们的相信。(文/杜松涛)

 

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