Digitālās debesis

Katru vakaru laikā no 23:30. un 2:30 no rīta gandrīz bezlogu strūklas ar raksturīgām brūnām astēm saplūst Luisvilā, Kalifornijā. Aptuveni 90 lidmašīnas United Parcel Service flotē viena pēc otras nolaižas uzņēmuma izplatīšanas centrā, kas atrodas blakus Luisvilas lidostai, izkrauj aptuveni 600 000 paku, pārkrauj un atkal uzlido debesīs. Sistēma ir ārkārtīgi efektīva, un tā ir palīdzējusi saglabāt UPS kā valsts devīto lielāko aviokompāniju.

Taču sūtījumu piegādes biznesam paplašinās un Luisvilas pusnakts debesīm kļūstot pārpildītām, UPS pievēršas jaunām tehnoloģijām, lai saspiestu ienākošos un izbraukušos. Radikālā eksperimentā, kas var sniegt ieskatu gaisa satiksmes vadības nākotnē, UPS izmanto jaunas satelītu sistēmas, cerot atradināt sevi no tradicionālajām radaru tehnoloģijām. Izmantojot jaunos digitālos rīkus, piloti varētu aplūkot kabīnes displejus, kas parāda precīzu viņu atrašanās vietu, citu UPS lidmašīnu atrašanās vietas un lidostas karti un tās skrejceļus — displeju, ko nodrošina satelīta pozicionēšanas tehnoloģiju un digitālo datu savienojumu kombinācija starp lidmašīnām. Gaisa satiksmes dispečeri joprojām vadītu šovu, bet piloti iegūs rīku, lai saglabātu precīzāku atstarpi pacelšanās un nolaišanās laikā.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2001. gada marta numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Ja UPS eksperiments darbosies, saka Deivs Fords, augstākais Federālās aviācijas administrācijas ierēdnis, kas iesaistīts kravas aviokompānijas iniciatīvā, tas varētu būt paraugs drošības un efektivitātes uzlabošanai valsts vispārējā gaisa satiksmes vadības sistēmā. Viens no mērķiem ir samazināt iebrukumu un negadījumu skaitu skrejceļā. Mēs domājam, ka šī tehnoloģija varētu mums palīdzēt šajās jomās. Un mēs domājam, ka ir liela saikne ar efektivitāti, viņš saka.

Efektivitāte noteikti ir UPS stimuls. Mēs uzskatām, ka varam palielināt savu caurlaidspēju, izmantojot to pašu lidostas infrastruktūru, saka uzņēmuma pārstāvis Kens Šapero. Ja spējam lidmašīnas iebraukt ātrāk vai ātrāk izkāpt, mēs varam pārspēt mūsu konkurentus. UPS prognozē, ka tehnoloģija nodrošinās jaudas pieaugumu par 20 procentiem Luisvilā. 20 līdz 30 sekunžu samazinājums starp dažām nosēšanās un pacelšanās reizēm varētu paiet apmēram pusstundu no uzņēmuma nakts šķirošanas operācijas, kas ir ievērojams ietaupījums, ja jūsu bizness ir atkarīgs no sūtījumu savlaicīgas piegādes. Skaitļi ir tik pārliecinoši, ka UPS gatavojas vēlāk šogad meklēt FAA apstiprinājumu, lai izmantotu sistēmu piebraukšanas un izlidošanas atstarpēm Luisvilā, un sadarbojas ar citiem kravu pārvadātājiem, lai panāktu vēl plašāku ieviešanu.

Tagad jautājums ir par to, vai tas, kas ir labs kravu nozarei, ir labs arī tam, ko aviācijas speciālisti jokojot sauc par kravas pašizkraušanu - ceļotājiem. Vai šīs satelītu un datu pārraides tehnoloģijas var palīdzēt novērst gaisa satiksmes strupceļu? Teorētiski tie varētu nodrošināt lidostu darbību ar pilnu jaudu miglainā laikā, ļaut lidmašīnām nosēsties pa pāriem uz cieši izvietotiem paralēliem skrejceļiem, nodrošināt precīzāku instrumentu nosēšanos un palīdzēt lidmašīnām izvairīties no sadursmēm ar skrejceļu. Ja šis tehnoloģiju komplekts kļūs plaši pieejams, mēs [gaisa satiksmes vadības] pakalpojumu nozarē faktiski varētu tikt priekšā pieprasījuma līknei, saka Frenks Markilena, gaisa satiksmes vadības giganta Raytheon izpildviceprezidents.

Kā zina ikviens LaGuardia, O'Hare vai Newark pasažieris, gaisa satiksmes vadības sistēma šobrīd atpaliek no pieprasījuma līknes. Kavēšanās sasniedza rekordlīmeni 1999. un 2000. gadā, un problēma solās pasliktināties. Pagājušajā gadā ASV lidoja 670 miljoni pasažieru; FAA prognozē, ka 2010. gadā lidos 1 miljards pasažieru. Saskaņā ar FAA statistiku, ar gaisa satiksmes vadību saistītajās kavēšanās lielākoties vainojami slikti laikapstākļi. Taču laikapstākļi rada plašus postījumus daļēji tāpēc, ka mūsdienu gaisa satiksmes vadības sistēmas ir pēdējā pusgadsimta laikā izveidoto tehnoloģiju savārstījums, ko līdz galam izstiepj arvien pieaugošais ceļotāju skaits. Radara tehnoloģija ir ievērojami uzlabojusies, kopš tā tika pielāgota civilās gaisa satiksmes vadībai pēc Otrā pasaules kara, taču pamata procedūra paliek nemainīga. Kontrolieri vada lidmašīnas pa ierobežotu skaitu radaru uzraudzītu automaģistrāļu debesīs. Sliktos laikapstākļos kontrolieri slēdz dažas maģistrāles, radot satiksmes sastrēgumus. Slikti laikapstākļi arī mudina dispečerus ieviest lielākus bufera attālumus starp lidmašīnām, palielinot kavēšanos.

Deviņdesmitajos gados globālās pozicionēšanas sistēmas (GPS) tehnoloģijas parādīšanās, kurā precīzas atrašanās vietas var noteikt, triangulējot signālus no jebkura no 24 militārajiem satelītiem, solīja jaunu pieeju. Izmantojot GPS, piloti var noteikt precīzu savu atrašanās vietu, nepaļaujoties uz zemes navigācijas bākugunīm. Pēdējo desmit gadu laikā vairāku valdības finansētu laboratoriju, tostarp Bedfordas, MA bāzētās MITER un MIT Linkolnas laboratorijas, sadarbība ir izstrādājusi jaunu veidu, kā nepārtraukti pārraidīt digitālo GPS pozīcijas informāciju un citus digitālos datus starp lidmašīnām un kontrolieriem. Izmantojot šo digitālās informācijas tīklu (insaideriem zināms kā ADS-B vai automātiskā atkarīgā novērošana-pārraide), lidmašīnas var nepārtraukti apmainīties ar datiem par atrašanās vietu, ātrumu, lidojuma plānu, gaisa kuģa izmēru un veidu, pasažieru skaitu un laikapstākļiem.

Sistēmu var uzskatīt par jaunākās paaudzes tālruņu līnijām un modemiem topošajā aviācijas internetā — viens termins tiek izmantots, lai aprakstītu pieaugošo datu plūsmu starp lidmašīnām, dispečeriem, zemes apkalpēm un gaisa kuģu apkopes iekārtām. UPS Aviation Technologies ir vienīgais uzņēmums, kas ir izstrādājis FAA sertificētus kabīnes displejus, lai saņemtu un parādītu informāciju no šīs jaunizveidotās datu saites, bet citi, tostarp GE-Honeywell, Rockwell Collins un L-3 Communications, strādā pie savām sistēmām.

Būtiskai pārejai uz satelītu rīkiem būtu vajadzīgas milzīgas pūles, lai panāktu vienprātību starp pilotiem, kontrolieriem un regulatoriem. Kā varētu panākt vienprātību? Gaisa satiksmes kontrolē lietas mēdz būt reaģējošas, nevis proaktīvas, un tas, iespējams, notiks šeit, saka Džims Kučars, MIT aeronautikas un astronautikas asociētais profesors. Sistēmas mēroga izmaiņas notiks vai nu lielas sastrēgumu problēmas dēļ, vai tāpēc, ka tādi centieni kā UPS padara to pievilcīgāku. Ja UPS liks šai lietai darboties un tas parādīs visas šīs priekšrocības, iespējams, citi teiks: 'Mēs to vēlreiz aplūkosim.'

Tomēr otrais skatiens var būt lēns. Pirms četriem gadiem United Airlines pilots Rokijs Stouns ierosināja izmantot jauno uz satelītiem balstīto tehnoloģiju, lai cīnītos pret sastrēgumiem, pieļaujot pāra nosēšanos sliktas redzamības laikā bēdīgi miglas skartajā Sanfrancisko lidostā, kur skrejceļi atrodas 250 metru attālumā viens no otra. Taču ideja īstermiņā izrādījās nepraktiska, saka Deivs Džonss, kurš vada United centienus uzlabot efektivitāti savā Sanfrancisko centrā. Lai īstenotu stratēģiju, United saprata, ka Boeing un Airbus būs jāapstiprina jauni kabīnes displeji, piloti un kontrolieri, lai tos pieņemtu, un FAA, lai sertificētu aprīkojumu un lietojumprogrammas. Un pat tad, ja United būtu instalējis sistēmu, tās lidmašīnām joprojām būtu jāsaskaņo ar citām lidmašīnām, kurām trūkst šīs tehnoloģijas. Saskaroties ar šiem šķēršļiem, aviokompānija atcēla plānu un tā vietā pēta progresīvus uz radaru balstītus rīkus un procedūras.

United pieredze liecināja par būtiskām grūtībām šīs jaunās tehnoloģijas ieviešanā: tas ir “viss vai nekas” piedāvājums. Ja visas lidmašīnas ap konkrēto lidostu nav ar to aprīkotas, uz sistēmu nevar paļauties attiecībā uz attālumiem, izvairīšanos no sadursmēm vai daudz ko citu. Ir jābūt visai gaisa telpas arhitektūrai, kurai visiem ir jāpiekrīt, saka Roberts Rozens no NASA Eimsa pētniecības centra Mofetfīldā, Kalifornijā. Mūsdienās nekas no tā nav spēkā. Tas [ADS-B] ir kā puzles gabals, un tas pat var būt tās stūrakmens. Taču tā ieviešana joprojām ir tālu no daudzu mūsu problēmu atrisināšanas.

Satelītu rīku situācija ir daudz pārliecinošāka, ja radaru infrastruktūra ir plankumaina vai tās nav vispār, un drošības priekšrocības ir acīmredzamas. Viena no šādām vietām ir Aļaskas 260 000 kvadrātkilometru lielais Jukonas-Kuskokwim deltas reģions, kur mazu lidmašīnu piegādes un transportēšana ir būtisks dzīvības un nāves veids. Lielai Aļaskas daļai nav radara pārklājuma, nav gaisa satiksmes vadības torņu un nav bruģētu skrejceļu (grants lidlauki ir greznība), padarot apgabalu vairāk līdzīgu Āfrikas vai Ķīnas attāliem reģioniem nekā zemākajiem 48 štatiem. Deviņdesmitajos gados Aļaskā katru otro dienu notika vidēji viena gaisa kuģa avārija, tostarp 186 letālas avārijas, kurās gāja bojā 398 cilvēki. Šajā desmitgadē Aļaskā notika 37 procenti no valsts kopējām gaisa kuģu negadījumiem un 20 procenti no visiem gaisa satiksmes negadījumos bojāgājušajiem.

1998. gadā šī slaktiņa pamudināja Kongresu piesavināties 11 miljonus dolāru, lai uzstādītu jaunu aprīkojumu 155 mazās lidmašīnās Aļaskā. UPS Aviation Technologies nodrošināja avioniku, un tagad uz GPS balstīto sistēmu izmanto Ankoridžas gaisa satiksmes dispečeri, lai vadītu mazos lidaparātus attālajā, purvainajā deltā. Un, lai gan valstis, kurās nav radaru, piemēram, Austrālija un pat Mongolija, sāk izmantot satelīta gaisa satiksmes rīkus, Aļaskas reģions ir pirmā vieta Amerikas Savienotajās Valstīs — un pārskatāmā nākotnē vienīgais —, kas pāriet uz 100 procentiem satelītu bāzes. gaisa satiksmes kontrole. (UPS eksperimentā Luisvilā radars joprojām vadītu lidmašīnu uz lidostām un no tām. Satelīta instrumenti tikai palīdzētu noteikt tuvošanās un izlidošanas attālumu.)

Nav tik skaidrs, vai tehnoloģija var veikt līdzīgu iebrukumu citur. Viena no problēmām ir saistīta ar to, vai GPS satelīta signāli ir pietiekami izturīgi un uzticami, lai kalpotu par pamatu gaisa satiksmes kontrolei. Taču Džona Hopkinsa lietišķās fizikas laboratorijas 1999. gada ziņojums palīdzēja kliedēt bažas, ka satelītu signāli, kas ir vāji salīdzinājumā ar uz zemes izvietotajiem radariem, ir pakļauti saules starojuma, atmosfēras traucējumu vai teroristu hakeru radītiem traucējumiem. Saskaņā ar pētījumu parādās tehnoloģijas, kas var ievērojami samazināt neaizsargātību pret GPS signāla traucējumiem. Un, ja satelīta signālus deformē atmosfēra vai citi traucējumi, tos var pārbaudīt un pielāgot, lai nodrošinātu papildu precizitāti, izmantojot uz zemes izvietotas palielināšanas sistēmas, piemēram, tās, kuras uzstāda Raytheon.

Vēl viens būtisks jautājums ir, vai jauni displeji kabīnē varētu novērst pilotu uzmanību un vai jauni navigācijas pienākumi viņus nepārslogos. Cilvēciskās kļūdas ir saistītas ar vismaz 80 procentiem no visiem negadījumiem un incidentiem aviācijā, saka Kims Kardosi, cilvēka faktoru programmu vadītājs ASV Transporta departamenta Volpes centrā Kembridžā, MA. Darba vide ir tik sarežģīta, ka tā var radīt kļūdas, un tieši no tā mums ir jāsargājas šajās sistēmās un displejos. Mums ir jāpārliecinās, ka [pilotus] nepārņem informācija un, ja viņi pieļauj kļūdu, to var izlabot, pirms tai ir nopietnas sekas.

Datu un displeju iepludināšana rada jaunus neskaidrības avotus. Kučars min vairākus negadījumus, kuros ir bijusi nesakritība starp to, ko domāja dators, un to, ko domāja cilvēks, piemēram, American Airlines lidmašīnas Boeing 757 avārija 1995. gadā, tuvojoties Kali, Kolumbijā. Lidmašīna ietriecās kalnā, nogalinot 160 cilvēkus, kad autopilotam tika dots norādījums lidot uz radara bāku, par kuru pilots domāja, ka tā atrodas netālu no Kali, bet kas patiesībā atradās netālu no Bogotas. Šajā gadījumā radara bākas tehnoloģija un autopilota sistēma palīdzēja novest pasažierus līdz nāvei pēc šķietami triviālas pilota kļūdas. Ja Amerikas Savienotās Valstis pāries uz plašu [satelītu tehnoloģiju] izmantošanu, pasaulē būs citas jomas, kas to nedarīs, tāpēc pilotiem dažādās vietās būs jāizmanto dažādas procedūras. Tas var radīt papildu kļūdas un problēmas, brīdina Kučars.

Neskatoties uz šiem jautājumiem, prototipi virzās uz priekšu. Svarīga diena UPS centieniem pienāca pagājušā gada oktobrī, kad FAA administratore Džeina Gārvija lidoja uz Luisvilu, lai kopīgi veiktu FAA/UPS tehnoloģijas novērtējumu. Gārvijs iekāpa UPS Boeing 727 lidmašīnā, kuras fizelāžā nebija neviena no parastajām mēbelēm — tikai vairāki datortehnikas bloki priekšā un 16 ar ādu apvilkti pirmās klases sēdekļi, kas pieskrūvēti pie grīdas aizmugurē. Ieņēmusi vietu pirmajā rindā, viņa paskatījās uz datora monitoru, kurā bija grafisks Luisvilas lidostas attēlojums. Skrejceļi bija izraibināti ar lēni kustīgiem brūniem trīsstūriem. Tie attēloja lidmašīnas, kas aprīkotas ar datu pārraides sistēmu, apmainoties ar atrašanās vietas datiem. Tas ir forši, sacīja Gārvijs.

Pagaidiet, līdz redzat filmu lidojuma laikā, ironizēja Džordžs Kūlijs, UPS Aviation Technologies inženieris. Filma sākās, kad 727 lēni ripoja pa lidostas manevrēšanas ceļiem. Ekrānā bija skaidri redzamas citas manevrēšanas lidmašīnas. Pēkšņi ekrānā parādījās zils trīsstūris, kura gals bija izstiepts ar adatas degunu, kas liecināja par lielu ātrumu. Brīdi vēlāk zilā blāzma kļuva brūna. Džims Makdaniels, FAA tehnoloģiju novērtēšanas programmu vadītājs, paziņoja, ka lidmašīna tikko pacēlusies. Bet patiesībā zilā krāsa apzīmēja lidmašīnu, bet brūnā – lidmašīnu uz asfalta. Brīdi vēlāk viņš labojās. Es domāju, ka tajā brīdī tas paceļas, bet tas nolaidās, viņš teica.

Demonstrācijas mērķis bija tikai parādīt, kā tehnoloģija var palielināt skrejceļa izpratni, un tās galvenās priekšrocības bija acīmredzamas. Pat miglainā laikā kabīnes displejs būtu skaidri redzējis satiksmi uz skrejceļa un nekavējoties parādījis nepareizu pagriezienu. Sistēma darbojās perfekti. No otras puses, tā tulku — šajā gadījumā pieredzējušu FAA amatpersonu — displejs uz īsu brīdi bija apmulsis. Kļūda bija piemērots pierādījums tam, kāpēc jaunu gaisa satiksmes vadības tehnoloģiju apstiprināšana prasa laiku: lai nodrošinātu, ka visi neskaidrību avoti ir novērsti.

Kamēr UPS virza savu lietu, rodas vienprātība, ka pieaugošais pieprasījums liks veikt izmaiņas valsts gaisa satiksmes vadības sistēmā. Īstermiņā zināmu atvieglojumu var sniegt lidostas paplašināšana un jauna būvniecība; Dažas lidostas arī apsver paaugstinātas nosēšanās maksas maksimālās slodzes periodos, lai atturētu no sastrēgumstundu simpātijām. Pagājušā gada beigās FAA paziņoja par loterijas sistēmu lidojuma laiku noteikšanai LaGuardia, kas pati par sevi veido aptuveni vienu ceturtdaļu no kavēšanās valstī, lai samazinātu sastrēgumus. Jaunas procedūras un radaru rīku izmantošana palielina jaudu tādās lidostās kā Dalasa-Fortvērta. Savukārt FAA atzīmē, ka pat noslogotās pilsētās sistēmai ir daudz jaudas ārpus maksimuma. Visas tehnoloģijas, pie kurām mēs strādājam, attiecas uz daļu no pīrāga, un kopā tās galu galā radīs lielāku jaudu, taču labākajā gadījumā tā būs pakāpeniska, saka Ketrina Kredija, FAA pārstāve.

Tomēr NASA Rosen prognozē, ka FAA pakāpeniskā pieeja ies kopsolī ar pieprasījumu tikai nākamajā desmitgadē. Sistēmas pieprasījuma dēļ visi tehnoloģiju izstrādātāji koncentrējas uz nākamās paaudzes rīkiem, saka Rozens. Taču mēs atzīstam, ka pat pēc tam, kad visi šie rīki ir ieviesti un darbojas kopā, pieprasījums ir tāds, ka drīzumā tas atkal pārsniegs jaudu.

Pamattehnoloģijas satelītu gaisa satiksmes vadībai — GPS sistēma, datu saites, skaitļošanas jauda un kompaktie kabīnes displeji — ir pieejami. Taču nav nekā tuvu vienprātībai par to, kā un vai tos plaši izvietot. Līdz šim sabiedrības sašutums nav bijis pietiekami skaļš, aviosabiedrības nav redzējušas biznesa gadījumu, un FAA nav mēģinājusi piespiest sistēmas mēroga izmaiņas. Slēdzene ir skatītāja acīs, saka Rozens. Tomēr visi piekrīt, ka pasliktināsies, pirms kļūs labāk.

Pagājušā gada oktobrī UPS saņēma labas ziņas: uzņēmums saņēma pirmo FAA sertifikātu savai jaunajai kabīnes ierīcei. Tas bija tikai mazs solis un tikai ļoti ierobežotam mērķim, lai palīdzētu pilotiem iegūt labāku redzamību un izvairīties no iespējām debesīs virs Luisvilas. Taču apstiprinājums norādīja, ka sistēma nonāk regulējošā radara ekrānā. Makdaniels saka, ka joprojām ir daudz izaicinājumu — daudz kas jāatrisina. Piloti un gaisa satiksmes dispečeri ir sajūsmā; potenciāla ir daudz, taču tie nav mazākā mērā nekaunīgi par to, kas tam nepieciešams, piemēram, [samazināt] jucekli ekrānā.

Tomēr, ja šīs problēmas var atrisināt, UPS iniciatīva Luisvilā var būt pirmais solis, lai palīdzētu samazināt jucekli debesīs.

paslēpties