Спутники вместо радаров

Наверное, многие еще помнят трагедию, разыгравшуюся в ночь с 31 мая на 1 июня 2009 года в небе над Атлантикой: самолет Airbus A330 авиакомпании Air France, выполнявший рейс 447 из Рио-де-Жанейро в Париж, вылетел по расписанию из аэропорта отправления, но в аэропорт назначения не прибыл. Как потом оказалось, самолет рухнул в океан, находившиеся на борту 216 пассажиров и 12 членов экипажа погибли.

Однако на протяжении нескольких дней о судьбе пропавшего самолета представители авиакомпании могли только гадать. Конечно, ближе к полудню следующего дня, когда у самолета должно было закончиться топливо, никаких надежд на благополучный исход уже не оставалось, но что именно случилось в небе над Атлантикой, никто точно не знал.

Неконтролируемое воздушное пространство

Ведь даже обычная в таких ситуациях формулировка - "в такое-то время борт исчез с экранов радаров" - здесь не годилась, поскольку в момент катастрофы воздушное судно находилось вне досягаемости наземных радаров: оно уже вышло из зоны видимости бразильской радиолокационной станции, а в зону видимости сенегальской станции еще не вошло.

Тони Деловски (Toni Delovski), инженер-электронщик Немецкого аэрокосмического центра, работающий в бременском Институте космических систем, поясняет: "Эта машина только-только покинула бразильское воздушное пространство, всего минут 20-30 назад или даже меньше. И должна была выйти снова на связь через час с небольшим. Но не вышла. К тому же в это время там образовался мощный грозовой фронт. И в результате было непонятно, что же случилось с самолетом: отклонился от курса? получил повреждение? отказали приборы? А главное - где и когда это произошло?"

Чтобы обнаружить, наконец, обломки пропавшего самолета и установить точное место его падения, поисковым спасательным службам потребовалось более пяти суток: площадь акватории, которую предстояло осмотреть, составляла несколько десятков тысяч квадратных километров.

Новая система на основе технологии ADS-B

Теперь группа немецких инженеров под руководством Тони Деловски разработала систему, позволяющую отслеживать местоположение гражданских самолетов из космоса, в каком бы отдаленном регионе земного шара они ни находились. Система базируется на технологии ADS-B - данная англоязычная аббревиатура расшифровывается как Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, что в переводе означает "Автоматическое зависимое наблюдение-вещание".

Сегодня практически все гражданские самолеты уже оборудованы транспондерами ADS-B - приемопередающими устройствами, в автоматизированном режиме посылающими раз в секунду сигнал, содержащий индивидуальный бортовой номер воздушного судна, высоту полета, скорость и GPS-координаты. Проблема лишь в том, что над пустынями, полярными регионами, а также значительной частью акваторий Тихого и Атлантического океана эти сигналы бесполезны, поскольку там просто нет соответствующих наземных диспетчерских служб.

Главная трудность - отделить зерна от плевел

Для регистрации и обработки сигналов ADS-B Тони Деловски с коллегами сконструировали специальное устройство космического базирования и установили его на борту спутника Proba-V.

Вообще-то этот принадлежащий Европейскому космическому агентству микроспутник массой всего в 140 килограммов, выведенный 7 мая нынешнего года на геосинхронную орбиту высотой 820 километров, предназначен, прежде всего, для мониторинга почвенного и растительного покрова нашей планеты, но специалисты Немецкого аэрокосмического центра решили использовать его и не по прямому назначению. Руководитель проекта поясняет: "В конечном счете, у нас получился небольшой ящик массой всего в 1 килограмм. Он принимает аналоговые сигналы, оцифровывает их и пересылает в бортовой компьютер".

Компьютер сигналы анализирует, сортирует, отфильтровывает помехи. При этом одна из наиболее сложных проблем состоит в том, чтобы из огромного потока самых разных сигналов вычленить полезные. "Спутник сканирует сразу весьма обширный сектор и регистрирует при этом уйму сигналов, причем все в одном и том же частотном диапазоне, - поясняет Тони Деловски. - Приходится бороться и с интерференцией, и с помехами от сигналов других служб. Скажем, на той же частоте - 1090 Мгц - работает и система предупреждения об опасном сближении с другими бортами. Все это изрядно осложняет задачу".

Первые результаты вселяют надежду на успех испытаний

Конечно, прежде чем отправиться в космос, сконструированное Тони Деловски и его коллегами устройство доказало свою работоспособность на компьютерной модели, а также прошло натурные испытания на земле - вернее, все же не совсем на земле, а в стратосфере, куда оно было доставлено метеозондом. Но и на борту спутника Proba-V устройство успело неплохо себя зарекомендовать: во время первого пролета над Британскими островами, Восточной Азией и Австралией оно зарегистрировало позывные более чем ста самолетов, причем от некоторых из них - по нескольку сигналов, что позволило вычислить маршруты полета этих бортов.

Главная цель нынешних испытаний - проверить, способна ли такая система отслеживать перемещения действительно всех самолетов, находящихся в определенном секторе воздушного пространства.

Эффективное использование североатлантических треков

Если эти испытания пройдут успешно, систему можно будет использовать не только для повышения уровня безопасности гражданской авиации, но и для более эффективной эксплуатации имеющихся воздушных коридоров, - говорит коллега Деловски - инженер Йорг Беренс (Jörg Behrens): "Уже сегодня воздушное пространство между Европой и США используется очень интенсивно. Но поскольку значительные участки североатлантических треков не контролируются радиолокационными станциями, там установлены большие расстояния между самолетами при эшелонировании: в общем случае минимальный продольный интервал - 15 минут, минимальный боковой интервал - 60 морских миль, это 110 километров".

Все авиакомпании, естественно, заинтересованы в максимально эффективном использовании воздушных коридоров, а значит, их можно будет привлечь к финансированию внедрения новой системы. А обойдется она недешево, ведь для обеспечения глобального мониторинга пассажирских авиаперевозок приемники сигналов ADS-B необходимо будет установить на многих спутниках. Да и на земле предстоит создать целую сеть приемных станций, чтобы весь обмен информацией проходил в режиме реального времени. Пока же сигналы, собранные спутником Proba-V, транслируются на землю лишь четыре раза в сутки.

Но на всесторонние испытания системы у инженеров Немецкого аэрокосмического центра не так уж много времени: срок службы спутник Proba-V ограничен 2,5 годами.