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MH370航班失联事件核心十问(10)

 昵称535749 2014-03-19

卫星为何未能及时发现马航MH370

摘要:在此次马航MH370航班失联事件中,很多网友感叹现在科技那么发达,为何要找一架载有239人的大型客机那么困难?甚至有不少网友问为何卫星发现不了波音777,GPS、北斗卫星为什么没起作用?
GPS卫星

所谓“术业有专攻”,这放在卫星领域也一样,天上卫星也按照功能分成不同的类型。在此次事件中被人们提及的卫星有三种,一是导航卫星,二是通讯卫星,三是成像卫星。

首先说GPS和北斗卫星,它们是全球定位导航卫星。GPS全球定位系统由24颗卫星组成,这些卫星均匀部署在互成60度的6条轨道上,地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。

GPS卫星只向地面发送导航电文,导航电文包含从卫星上发出的时间,地球上(包括地面和空中)的GPS终端根据发送和接收的时间差就可以计算出自己与某颗GPS卫星的距离。GPS终端获得3个距离,以及GPS卫星在天上的位置(导航电文里也包含有),就可以计算出自己在地球上的经纬度、以及海拔。

在这个过程中,地面GPS终端只需要接收信号,不用发出信号。所以尽管马航失踪波音777上装有GPS终端,但这仅用于飞行员获得飞机的实时位置,不发出信号,GPS卫星就不可能获知飞机的位置。

北斗全球定位导航系统比GPS多出一个短信发送功能。这个功能本身不用于卫星对地面终端定位,但如果在短信电文里增加报告地面终端的经纬度数据,地面信息处理中心倒也可以获得地面终端的准确位置。可以,北斗全球定位导航系统去年才开始区域试运行,失踪的波音777并没有安装北斗终端。

但此次马航MH370航班失联事件或许提醒人们,北斗全球定位导航系统的短信报文功能比起传统卫星电话,是一种更廉价的选择,值得推广使用。马航因为成本问题,没为机上ACARS系统订购海事通讯卫星报文服务。而据国内媒体报道,我国渔民使用北斗终端发短信,每条仅3毛钱,比起拨打海事卫星电话要便宜得多。一个越洋航班飞行即便发送北斗短信即便达到1000条,也不过300元人民币,这成本几乎可以忽略不计。

卫星拍到的飞行中的客机

通讯卫星通常部署在地球同步轨道上,卫星在轨道上的运行速度与地球自转速度一样,所以卫星相对地面的位置是不变的。通讯卫星作用是在用户终端与地面控制中心之间转发信息,地面控制中心再与地面普通通讯网络链接。所以,波音777上的卫星通讯终端,即可以拨打电话,也可以用于ACARS系统向地面发送报文,事实上它应该还具备链接互联网的功能。

通讯卫星本来也不承担对飞机定位的任务。但因为它采用一种叫“时分多址”的技术来同时与多个用户终端链接,“时分多址”技术要求卫星与用户终端之间的信息包含有时间序列码。此次调查人员,在检查到失踪波音777向卫星发出的信号后,通过时间序列码就可以计算出它当时与卫星的距离。这个过程跟GPS定位的原理一样,但由于当时只有一颗通讯卫星接收到了失踪波音777的信号,所以未能像GPS那样实现三点定位,最终结合飞机航程等因素,得到2段圆弧。

卫星的星下点轨迹,成像卫星未必会在人们最想要的时候出现

最后是成像卫星,所谓“成像”就是拍摄地面的可见光、红外照片,卫星照片在军民用方面都有重大价值、此处不具体描述。为什么天上那么多国家的成像卫星就没拍到失踪的波音777呢?

与通讯卫星不同,成像卫星部署在距离地面800公里左右的低轨道(LEO),一般围绕地球运行一圈是1.5个小时左右。也就是说,成像卫星相对地面是运动的。而且成像卫星镜头的视野有限的,拍摄高分辨率照片时,宽度只有50公里左右,卫星不断向前运动,拍摄带状照片。

失踪的波音777至少飞了7.5个小时,但这7.5小时里它的位置也不断变化,未必有成像卫星正好对着它拍照。

而且卫星照片还存在一个判读问题,即便有成像卫星在某个时刻拍到了失踪的波音777,还需要有人将它从照片里找出来。所谓照片不过是将地面上的景象微缩留存了,要将一架失踪波音777从中找出来也是一项极耗人力的工作,特别是在陆地背景下。

所以美国数字地球公司(DigitalGlobe)在3月11日启动了他们的众包搜索平台,提供该公司旗下5颗高分辨率商业卫星的卫星图像,邀请公众参与搜寻失踪的马航客机。美国数字地球公司(DigitalGlobe)18日说,目前已有超过300万志愿者参与卫星地图众包平台搜索项目,协助搜寻神秘失踪的马航班机。这些志愿者已采集到2.4万平方公里的卫星图像,每天还在添加新的卫星图像,包括印度洋的搜索区域。

我国也应尽快启动卫星照片判读的众包,否则仅靠相关机构人员是不可能完成这次搜索任务的。

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