搜救失聯(lián)馬航客機的群星

2014年3月8日，載有239人（其中154名為中國乘客）的馬來西亞MH370航班在從吉隆坡飛往北京途中失去聯(lián)系，此事在全球產(chǎn)生了巨大的影響。為了尋找這架失聯(lián)客機，全球多個國家動用了各類飛機、艦船和衛(wèi)星。雖然到截至發(fā)稿時仍未發(fā)現(xiàn)失聯(lián)馬航客機的確鑿線索，但人們已經(jīng)看到世界上各種遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星等應(yīng)用衛(wèi)星在搜救方面具有得天獨厚、舉足輕重的作用。

眼觀六路的千里眼

在馬來西亞對外剛一透露MH370航班失聯(lián)后，就有多顆被譽為天眼的中外遙感衛(wèi)星開始搜救，這是因為與飛機、艦船相比，遙感衛(wèi)星居高臨下，站得高、看得遠(yuǎn)，可用攜帶的多種遙感器對全球進行連續(xù)的、快速的、大面積的、不受領(lǐng)海和領(lǐng)空限制的詳細(xì)觀測。尤其是進行海上搜救，用衛(wèi)星搜索范圍更大，對海面漂浮物的搜索效率更高，只要幾天的時間，就可以對全球海洋進行一次全面的、無遺漏的觀測，包括氣候和環(huán)境惡劣的危險海區(qū)。

根據(jù)用途，遙感衛(wèi)星又分為資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星等多種，它們的主要區(qū)別在于運行軌道和所載的遙感儀器不同，即空間分辨率和時間分辨率及譜段不同，所以它們的用途不一。參與搜尋失聯(lián)客機可能存在區(qū)域的國內(nèi)外遙感衛(wèi)星有數(shù)十顆，之所以調(diào)用這么多衛(wèi)星，除因每個國家的衛(wèi)星各有特色、可以相互取長補短外，還有一個重要原因是每顆衛(wèi)星在經(jīng)過搜尋區(qū)域上空時都有一定的周期，目前還無法做到實時、連續(xù)、高精度地獲取搜尋區(qū)域的所有資料。因此，需要多顆衛(wèi)星進行接力式工作。

據(jù)悉，我國高分衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星等遙感衛(wèi)星參與了搜救，對疑似區(qū)域進行大面積重復(fù)觀測。其中高分一號衛(wèi)星大顯神威，這主要是由于該衛(wèi)星技高一籌。2013年4月26日發(fā)射的高分一號裝有2臺分辨率為2米全色/8米多光譜的高分辨率相機和4臺分辨率為16米的多光譜寬幅相機，2米全色圖像和8米多光譜圖像觀測幅寬優(yōu)于60公里；16米多光譜圖像觀測幅寬優(yōu)于800公里，為國際同類衛(wèi)星觀測幅寬的最高水平。它只需4天就能把地球完整地“看”一遍，實現(xiàn)了在小衛(wèi)星上中高分辨率和寬幅成像能力的結(jié)合，這是其他遙感衛(wèi)星難以做到的。

參與搜救的國外資源衛(wèi)星也不少。美國地球之眼一號、世界觀測一號和二號、艾科諾斯二號、快鳥二號等衛(wèi)星的空間分辨率均優(yōu)于1米，能夠較為準(zhǔn)確地判讀飛機碎片情況，并向公眾開放有關(guān)衛(wèi)星圖片，借助公眾力量積極尋找MH370航班的失事地點，據(jù)悉有300萬人參加。法國的斯波特六號和七號以及“昴宿星”、德國的“陸地合成孔徑雷達-X”、意大利的“宇宙-地中海”、加拿大的雷達衛(wèi)星二號、印度的制圖衛(wèi)星二號A和二號B以及雷達成像衛(wèi)星二號、以色列的地球資源觀測系統(tǒng)-B和“技術(shù)合成孔徑雷達”等資源衛(wèi)星也可能參與了搜救。另外，我國按照《空間和重大災(zāi)害國際憲章》于3月11日緊急啟動了相應(yīng)國際減災(zāi)合作機制，所以能免費獲得這些衛(wèi)星的相關(guān)圖片。

在馬航航班失聯(lián)后的第一時間，我國國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心啟動應(yīng)急響應(yīng)機制，緊急協(xié)調(diào)獲取國內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)源，密切關(guān)注失聯(lián)海域情況以及附近海域船舶分布情況，為應(yīng)急搜救及時、持續(xù)提供信息支持。氣象衛(wèi)星在搜救墜海飛機方面起到重要的作用，它能快速實時地發(fā)現(xiàn)出事地區(qū)的氣象條件是否適于搜索行動的開展。目前，我國有3顆風(fēng)云三號極軌氣象衛(wèi)星和4顆風(fēng)云二號靜止氣象衛(wèi)星在軌工作。

值得指出的是：如果飛機整體墜落到地面，同時結(jié)構(gòu)未受重大破壞，現(xiàn)有的中、高分辨率光學(xué)或雷達成像衛(wèi)星都可用于飛機的搜索。若飛機發(fā)生爆炸，或墜落后失火，或?qū)⒅車矬w點燃，則可由紅外相機的衛(wèi)星確定出事地點。如果飛機完全沉入海底，用光學(xué)和雷達衛(wèi)星都難以拍攝水面下的目標(biāo)，只能通過海面的油跡或漂浮物間接判定飛機的墜落位置。同時還必須通過環(huán)境衛(wèi)星，確定出事海域的洋流方向等環(huán)境信息。這樣才能最終判斷飛機的墜落地點。

耳聽八方的二傳手

3月14日，國際移動衛(wèi)星公司稱其“國際移動衛(wèi)星”于3月8日曾接收到MH370航班發(fā)送的“握手”信號，這為搜索救援提供了重要的空間信息支持。利用衛(wèi)星對失事客機進行搜救的另一種重要方式，就是利用通信衛(wèi)星接收飛機發(fā)射的飛行狀態(tài)信息或遇險信號來快速找到出事地點，它比飛機上的其他通信方式通信距離遠(yuǎn)。在MH370航班使用的波音777-200飛機通信系統(tǒng)不再接收或發(fā)送數(shù)據(jù)后，它可以自動向衛(wèi)星發(fā)送信號，這種聲脈沖信號每小時發(fā)送一次，告訴衛(wèi)星飛機“還在”，但不包含飛機的具體位置信息。這種信號能表明飛機與衛(wèi)星間的相對位置和距離，粗略判斷飛機的大概方位，以及大致的運行軌跡。

通信衛(wèi)星具有通信距離遠(yuǎn)、容量大、質(zhì)量好、可靠性高和靈活機動等優(yōu)點，它能不受各種自然災(zāi)害的影響，進行全天候、全天時通信，尤其是移動通信衛(wèi)星，它可以為行進中的車、船、飛機等移動體和個人，以及山村、邊遠(yuǎn)地區(qū)的固定用戶提供通信服務(wù)，而且具有不受地理障礙約束和用戶運動限制等優(yōu)勢。我國現(xiàn)已研制出三代固定通信衛(wèi)星、一代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，其中運行在高軌道的中繼衛(wèi)星被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”，可以把運行在低軌道的遙感衛(wèi)星所獲圖像實時傳回地面，爭取寶貴時間。

這次收到MH370發(fā)出“握手”信號的衛(wèi)星是在印度洋上空的第4代“國際移動衛(wèi)星”，這一消息使MH370的搜救區(qū)域發(fā)生重大調(diào)整。但共用一顆“國際移動衛(wèi)星”接收的信號是無法對飛機的地點進行準(zhǔn)確定位的，只能以衛(wèi)星為中心，機載油量所能飛行的距離為半徑，以及飛機最后發(fā)射信號時與衛(wèi)星的角度（40°）大致確定一段圓弧，極粗略地判斷飛機所在方位。這就是推測馬方稱客機可能在哈薩克斯坦與土庫曼斯坦到泰國的走廊地帶，或印度到印度洋走廊地帶的原因，也是MH370的搜救范圍被調(diào)整的根據(jù)。如果另一顆地球同步軌道衛(wèi)星同時接獲信號，就可以推算出另一半徑及其弧線；兩段弧線交叉點是客機發(fā)送信號時所處實際位置。

如果飛機能發(fā)送遇險報警信號，全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)也能大有作為。據(jù)美國國家海洋與大氣管理局統(tǒng)計，自1982年來，超過35000人被全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)救援，其中美國有7270人。僅在2013年，有16次飛機事故使用了該系統(tǒng)，共救援34人。

據(jù)外媒報道，馬航MH370能夠通過應(yīng)答機廣播ADS—B信號，國外“飛行雷達24網(wǎng)站”就是利用地基ADS—B信號接收設(shè)備更新航班信息的。但是，由于可能有人關(guān)閉了飛機應(yīng)答機，所以造成MH370的信息隨后從網(wǎng)站上消失。ADS—B是一種基于GPS和數(shù)據(jù)鏈通信的航空器運行監(jiān)視技術(shù)，其工作原理是：機載設(shè)備收到GPS信號后進行實時定位，然后把飛機位置、高度和速度等數(shù)據(jù)信息以1秒時間間隔向外廣播。由于GPS定位精度比雷達高，可縮短飛機安全飛行時間間隔、優(yōu)化航線，從而提高運力，減少能源消耗和碳排放。

永不迷航的指南針

在3月8日馬航失聯(lián)后，我國加強了對“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控，以確保隨時為地面救援行動提供可靠的導(dǎo)航、通信支持。

“北斗”加入馬航失聯(lián)客機搜救，主要利用其定位、導(dǎo)航、短報文通信功能，為指揮中心調(diào)度部署人力物力提供決策依據(jù)，保證搜救船只抵達準(zhǔn)確海域。“北斗”還可以助力搜救船的航線規(guī)劃，以避免搜救出現(xiàn)遺漏海域。此外，在通信基站無法覆蓋的區(qū)域，“北斗”可以通過短報文功能進行信息傳遞。

中國工程院院士劉經(jīng)南介紹，“北斗”本身具有搜救功能，但要成功實施搜救，搜救對象必須配備“北斗”信號接收機。由于“北斗”信號接收機尚未成為民航飛機的標(biāo)準(zhǔn)配置，失聯(lián)飛機上沒有安裝，所以無法用“北斗”對飛機進行定位。目前，民航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置是美國GPS導(dǎo)航衛(wèi)星接收機，但采用GPS的飛機只能被動接收衛(wèi)星信號，一旦遭遇事故無法發(fā)送信號。而“北斗”則具有雙向通信功能，用戶接收機可以主動向衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)出消息，從而實現(xiàn)其搜救功能。劉經(jīng)南強調(diào)，如果失聯(lián)飛機上安裝了“北斗”接收機，或者乘客攜帶了具有“北斗”終端的設(shè)備，我們都可以找到它的蹤跡進行搜救。

盡管在此次馬航失聯(lián)飛機搜救行動中，“北斗”的搜救功能無法實現(xiàn)，但其仍能發(fā)揮重要作用。參與搜救的船只和飛機已經(jīng)配備北斗接收器，“北斗”能對其經(jīng)緯度進行準(zhǔn)確定位，可根據(jù)搜救船只和飛機的準(zhǔn)確定位，劃定搜索區(qū)域。在此次開展搜救的低緯度地區(qū)，‘北斗’的精度在幾米到十幾米之間，非常有用。

兩院院士李德仁也表示，“北斗”衛(wèi)星的核心功能是導(dǎo)航和定位。發(fā)現(xiàn)搜救目標(biāo)后，“北斗”能夠第一時間確定經(jīng)緯度，通知搜救人員按照確定路線尋找。海上有很多船、包括空中的直升機，都在根據(jù)衛(wèi)星信號搜尋海面漂移物，現(xiàn)在的關(guān)鍵是能不能發(fā)現(xiàn)漂移物。我國14顆“北斗”均集中在亞太地區(qū)，其中5顆集中在赤道面，由于衛(wèi)星發(fā)送信號是向下輻射，分布在一個區(qū)域的衛(wèi)星越多，意味著信號強度、導(dǎo)航精度和穩(wěn)定性越高，在泰國、印尼等低緯度國家，“北斗”信號更具優(yōu)勢。李德仁指出，導(dǎo)航衛(wèi)星可以跟蹤飛行軌跡，但如果飛機發(fā)生爆炸，或飛機上的導(dǎo)航終端被切斷，導(dǎo)航衛(wèi)星將無能為力。

由上述可見，應(yīng)用衛(wèi)星在搜救失聯(lián)飛機行動中具有重要的支持性作用，而且未來的發(fā)展?jié)摿薮螅欠罏?zāi)減災(zāi)的福星，所以應(yīng)進一步大力發(fā)展。