Kriminālistikas matemātika aiz Malaysia Airlines lidmašīnas izmisīgajiem meklējumiem

17. janvārī Malaizijas, Ķīnas un Austrālijas valdības piekrita apturēt Malaysia Airlines MH-370, Boeing 777-200ER lidmašīnas, kas mīklainos apstākļos pazuda 2014. gada martā, meklēšanu.

Lidmašīna atradās regulārā reisā no Kualalumpuras uz Pekinu, kad tā pazuda no gaisa satiksmes vadības dispečeru radaru ekrāniem. Militārais radars turpināja izsekot lidmašīnu, kas novirzījās no plānotā maršruta un galu galā lidoja uz dienvidiem, beidzot ceļojot ārpus radara diapazona. Lidmašīna vairs nav redzēta vai dzirdēta, un tiek uzskatīts, ka 242 cilvēki, kas atradās tajā, ir miruši.

Lidmašīna nekad nav atrasta, jo neviens nezina, kur tā nolaidās vai avarēja. Labākais minējums ir tāds, ka tas septiņas stundas lidoja uz dienvidiem un pēc tam iekrita Indijas okeānā, aptuveni 1800 kilometrus uz dienvidrietumiem no Pērtas, Austrālijā. Taču plaši pārmeklējot jūras virsmu un jūras dibenu šajā apgabalā, nekas nav atrasts.

Tas viss rada svarīgu jautājumu: vai varas iestādes ir meklējušas pareizajā vietā?

Šodien Īans Holands no Austrālijas Aizsardzības zinātnes un tehnoloģiju grupas publicē dažus argumentus, kas ir definējuši meklēšanas apgabalu. Holands ir bijis svarīgs komandas loceklis, kas analizēja ar lidojumu saistītos datus. Jo īpaši viņš ir koncentrējies uz pēdējiem zināmajiem signāliem, kas nosūtīti no lidmašīnas uz orbītā esošo Inmarsat sakaru satelītu. Tā kā no lidmašīnas nav saņemta cita informācija, izmeklētāji ir izmantojuši šos signālus, lai noteiktu meklēšanas apgabalu, taču vai no šiem datiem var iegūt vēl kaut ko?

Vispirms nedaudz fona. MH370 bija aprīkots ar satelīta datu vienību, kas spēj pārraidīt balss sarunas un parasto datu pārraidi. Tā nosūtīja savu informāciju, izmantojot Inmarsat satelītu, kas ir ģeostacionārs virs Indijas okeāna. Lai gan lidmašīna nepārraidīja balss sakarus, satelīta datu bloks turpināja darboties, apstiprinot divus telefona zvanus no zemes, uz kuriem neatbildēja, un veicot vairākas regulāras pārraides, piemēram, elektroniskus rokasspiedienus un tamlīdzīgi.

No pirmā acu uzmetiena ir grūti iedomāties, kā šīs īsās datu pārraides var sniegt jebkādu informāciju par gaisa kuģa atrašanās vietu. Taču Holands un viņa kolēģi tos izmantojuši, lai savāktu ievērojamu daudzumu informācijas.

Sakaru protokols nosaka, ka zemes stacijai ir jāsazinās ar gaisa kuģa satelīta datu vienību noteiktā laikā un frekvencē neatkarīgi no lidmašīnas atrašanās vietas uz planētas. Tomēr signālam ir nepieciešams laiks, lai tas nokļūtu no zemes uz lidmašīnu un atpakaļ. Šo laiku, kas pazīstams kā sērijveida laika nobīde, nosaka signāla attālums.

Šo attālumu ir viegli aprēķināt. Tas nosaka apli, kura centrā ir atrašanās vieta uz zemes tieši zem satelīta. Tomēr aprēķini neliecina, kur šajā aplī lidmašīna varētu atrasties, un izmeklētājiem ir nācies izmantot citus pavedienus, lai sašaurinātu šo pozīciju.

Kopumā MH370 no sava satelīta datu vienības nosūtīja septiņus signālus, katrs definējot nedaudz atšķirīgu apli. Tā nosūtīja savu pēdējo signālu plkst. 0019 UTC 2014. gada 8. martā, tikai astoņas sekundes iepriekš uzsākot reģistrāciju pēc pieprasījuma.

Tā ir svarīga atziņa. Pieteikšanās pieprasījumi rodas tikai tad, ja satelīta datu vienība tiek restartēta pēc kāda veida izslēgšanas. Izmeklētāji ir pieņēmuši, ka šī izslēgšana notika, kad lidmašīnā beidzās degviela un SDU tika restartēts, izmantojot strāvu no ierīces, ko sauc par gaisa turbīnu, kas tiek izmantota avārijas gadījumā, lai ražotu enerģiju.

Ja tā ir pareizi, pēdējai pārraidei ir jābūt lidojuma beigās. Bet cik tuvu? Vai MH370 varēja noslīdēt daudzus desmitus vai simtus kilometru, pirms tas ietriecās okeānā? Ja tā, tas ievērojami palielina potenciālo meklēšanas apgabalu.

Holands saka, ka viņš un kolēģi var sašaurināt šo jomu, izmantojot citu matemātiskās izmeklēšanas līniju. Satelīta datu vienība raida noteiktā frekvencē, bet gaisa kuģa ātrums virzienā uz satelītu vai prom no tā rada Doplera nobīdi, kas maina šo frekvenci. To sauc par pārrāvuma frekvences nobīdi.

Tātad teorētiski ir iespējams, ka šī frekvences maiņa var norādīt lidojuma virzienu tajā brīdī. Praksē šo aprēķinu ir grūti izdarīt, un tas ir daudz grūtāks nekā attāluma aprēķināšana. Holandes raksts šodien lielā mērā ir par šo aprēķinu. Viņš saka, ka pārrāvuma frekvences nobīde ir sarežģītāks mērījums, kas parasti ir mazāk saprotams.

Aprēķins ir grūts mainīgo lielumu skaita dēļ, kas var ietekmēt frekvenci. Lidmašīnas kustība ir tikai viena no tām. Satelīta kustībai ir nozīme, radot Doplera nobīdi, kas saistīta ar augšupsaiti un lejupsaiti starp satelītu un zemes staciju.

Zemes stacija arī mēģina kompensēt jebkuru Doplera nobīdi, mainot frekvenci. Un oscilatori satelītu un gaisa kuģu raidītājos nav ideāli. Tie atšķiras, radot izmaiņas apraides frekvencē.

Holande un citi mēģināja izprast visus šos frekvences izmaiņu avotus, analizējot pārraides no MH370 20 iepriekšējos lidojumos nedēļā pirms tā pazušanas.

Holands turpina parādīt, ka, ja lidmašīna lidoja horizontālā līmenī, kad lidmašīnai tika veikts izsaukums no zemes drīz pēc kontakta pārtraukšanas, tad pārrāvuma frekvences novirzes liecina, ka tai vajadzēja lidot uz dienvidiem. Tas ir svarīgi.

Viņš arī parāda, ka Doplera nobīde pēdējās divās pārraidēs no lidmašīnas satelīta datu vienības liecina, ka tā strauji pazeminājās. Tika konstatēts, ka lejupejošais paātrinājums 8 sekunžu intervālā starp šiem diviem ziņojumiem ir aptuveni 0,68 g, saka Holands. Tas ir saskaņā ar to, ka lidmašīna ir ārpus kontroles un nav degvielas.

Tam ir būtiska ietekme uz meklēšanas apgabalu. Ja lidmašīna atradās nekontrolējamā nolaišanās stāvoklī, tā nevarēja būt tālu aizlidojusi pēc pēdējās satelīta datu vienības pārraides. Un tas nozīmē, ka plaknei ir jāatrodas kaut kur tuvu lokam, kas aprēķināts no pārrāvuma laika nobīdes datiem. Tas liecina, ka 9M-MRO jāatrodas salīdzinoši tuvu 7. BTO lokam, secina Holands. Bet kur tieši šajā lokā nav skaidrs.

Tas ir interesants darbs, ko Holande tagad atver ārējai pārbaudei. Viņš skaidri izklāsta daudzus pieņēmumus, kas viņam un viņa kolēģiem bija jāizdara, lai nonāktu pie secinājuma. Sabiedrībai svarīgs jautājums ir par to, vai šie pieņēmumi ir pamatoti un vai Holands un viņa komanda ir kaut ko neievērojuši.

Tikmēr upuru ģimenes paši veic ar lidmašīnu saistīto atlūzu meklēšanu. Un līdz brīdim, kad parādīsies jauni pierādījumi, MH370 meklēšana paliks apturēta.

Atsauce: arxiv.org/abs/1702.02432 : sērijveida frekvences nobīdes izmantošana, meklējot MH370

paslēpties