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搜救失联马航客机的群星_免费论文全文下载

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2014年3月8日,载有239人(其中154名为中国乘客)的马来西亚MH370航班在从吉隆坡飞往北京途中失去联系,此事在全球产生了巨大的影响。为了寻找这架失联客机,全球多个国家动用了各类飞机、舰船和卫星。虽然到截至发稿时仍未发现失联马航客机的确凿线索,但人们已经看到世界上各种遥感卫星、通信卫星和导航卫星等应用卫星在搜救方面具有得天独厚、举足轻重的作用。

眼观六路的千里眼
在马来西亚对外刚一透露MH370航班失联后,就有多颗被誉为天眼的中外遥感卫星开始搜救,这是因为与飞机、舰船相比,遥感卫星居高临下,站得高、看得远,可用携带的多种遥感器对全球进行连续的、快速的、大面积的、不受领海和领空限制的详细观测。尤其是进行海上搜救,用卫星搜索范围更大,对海面漂浮物的搜索效率更高,只要几天的时间,就可以对全球海洋进行一次全面的、无遗漏的观测,包括气候和环境恶劣的危险海区。
根据用途,遥感卫星又分为资源卫星、气象卫星和海洋卫星等多种,它们的主要区别在于运行轨道和所载的遥感仪器不同,即空间分辨率和时间分辨率及谱段不同,所以它们的用途不一。参与搜寻失联客机可能存在区域的国内外遥感卫星有数十颗,之所以调用这么多卫星,除因每个国家的卫星各有特色、可以相互取长补短外,还有一个重要原因是每颗卫星在经过搜寻区域上空时都有一定的周期,目前还无法做到实时、连续、高精度地获取搜寻区域的所有资料。因此,需要多颗卫星进行接力式工作。
据悉,我国高分卫星、资源卫星、海洋卫星和气象卫星等遥感卫星参与了搜救,对疑似区域进行大面积重复观测。其中高分一号卫星大显神威,这主要是由于该卫星技高一筹。2013年4月26日发射的高分一号装有2台分辨率为2米全色/8米多光谱的高分辨率相机和4台分辨率为16米的多光谱宽幅相机,2米全色图像和8米多光谱图像观测幅宽优于60公里;16米多光谱图像观测幅宽优于800公里,为国际同类卫星观测幅宽的最高水平。它只需4天就能把地球完整地“看”一遍,实现了在小卫星上中高分辨率和宽幅成像能力的结合,这是其他遥感卫星难以做到的。
参与搜救的国外资源卫星也不少。美国地球之眼一号、世界观测一号和二号、艾科诺斯二号、快鸟二号等卫星的空间分辨率均优于1米,能够较为准确地判读飞机碎片情况,并向公众开放有关卫星图片,借助公众力量积极寻找MH370航班的失事地点,据悉有300万人参加。法国的斯波特六号和七号以及“昴宿星”、德国的“陆地合成孔径雷达-X”、意大利的“宇宙-地中海”、加拿大的雷达卫星二号、印度的制图卫星二号A和二号B以及雷达成像卫星二号、以色列的地球资源观测系统-B和“技术合成孔径雷达”等资源卫星也可能参与了搜救。另外,我国按照《空间和重大灾害国际宪章》于3月11日紧急启动了相应国际减灾合作机制,所以能免费获得这些卫星的相关图片。
在马航航班失联后的第一时间,我国国家卫星海洋应用中心启动应急响应机制,紧急协调获取国内外卫星数据源,密切关注失联海域情况以及附近海域船舶分布情况,为应急搜救及时、持续提供信息支持。气象卫星在搜救坠海飞机方面起到重要的作用,它能快速实时地发现出事地区的气象条件是否适于搜索行动的开展。目前,我国有3颗风云三号极轨气象卫星和4颗风云二号静止气象卫星在轨工作。
值得指出的是:如果飞机整体坠落到地面,同时结构未受重大破坏,现有的中、高分辨率光学或雷达成像卫星都可用于飞机的搜索。若飞机发生爆炸,或坠落后失火,或将周围物体点燃,则可由红外相机的卫星确定出事地点。如果飞机完全沉入海底,用光学和雷达卫星都难以拍摄水面下的目标,只能通过海面的油迹或漂浮物间接判定飞机的坠落位置。同时还必须通过环境卫星,确定出事海域的洋流方向等环境信息。这样才能最终判断飞机的坠落地点。
耳听八方的二传手
3月14日,国际移动卫星公司称其“国际移动卫星”于3月8日曾接收到MH370航班发送的“握手”信号,这为搜索救援提供了重要的空间信息支持。利用卫星对失事客机进行搜救的另一种重要方式,就是利用通信卫星接收飞机发射的飞行状态信息或遇险信号来快速找到出事地点,它比飞机上的其他通信方式通信距离远。在MH370航班使用的波音777-200飞机通信系统不再接收或发送数据后,它可以自动向卫星发送信号,这种声脉冲信号每小时发送一次,告诉卫星飞机“还在”,但不包含飞机的具体位置信息。这种信号能表明飞机与卫星间的相对位置和距离,粗略判断飞机的大概方位,以及大致的运行轨迹。
通信卫星具有通信距离远、容量大、质量好、可靠性高和灵活机动等优点,它能不受各种自然灾害的影响,进行全天候、全天时通信,尤其是移动通信卫星,它可以为行进中的车、船、飞机等移动体和个人,以及山村、边远地区的固定用户提供通信服务,而且具有不受地理障碍约束和用户运动限制等优势。我国现已研制出三代固定通信卫星、一代数据中继卫星,其中运行在高轨道的中继卫星被称为“卫星的卫星”,可以把运行在低轨道的遥感卫星所获图像实时传回地面,争取宝贵时间。
这次收到MH370发出“握手”信号的卫星是在印度洋上空的第4代“国际移动卫星”,这一消息使MH370的搜救区域发生重大调整。但共用一颗“国际移动卫星”接收的信号是无法对飞机的地点进行准确定位的,只能以卫星为中心,机载油量所能飞行的距离为半径,以及飞机最后发射信号时与卫星的角度(40°)大致确定一段圆弧,极粗略地判断飞机所在方位。这就是推测马方称客机可能在哈萨克斯坦与土库曼斯坦到泰国的走廊地带,或印度到印度洋走廊地带的原因,也是MH370的搜救范围被调整的根据。如果另一颗地球同步轨道卫星同时接获信号,就可以推算出另一半径及其弧线;两段弧线交叉点是客机发送信号时所处实际位置。
如果飞机能发送遇险报警信号,全球卫星搜救系统也能大有作为。据美国国家海洋与大气管理局统计,自1982年来,超过35000人被全球卫星搜救系统救援,其中美国有7270人。仅在2013年,有16次飞机事故使用了该系统,共救援34人。 据外媒报道,马航MH370能够通过应答机广播ADS―B信号,国外“飞行雷达24网站”就是利用地基ADS―B信号接收设备更新航班信息的。但是,由于可能有人关闭了飞机应答机,所以造成MH370的信息随后从网站上消失。ADS―B是一种基于GPS和数据链通信的航空器运行监视技术,其工作原理是:机载设备收到GPS信号后进行实时定位,然后把飞机位置、高度和速度等数据信息以1秒时间间隔向外广播。由于GPS定位精度比雷达高,可缩短飞机安全飞行时间间隔、优化航线,从而提高运力,减少能源消耗和碳排放。
永不迷航的指南针
在3月8日马航失联后,我国加强了对“北斗”卫星导航系统的状态监控,以确保随时为地面救援行动提供可靠的导航、通信支持。
“北斗”加入马航失联客机搜救,主要利用其定位、导航、短报文通信功能,为指挥中心调度部署人力物力提供决策依据,保证搜救船只抵达准确海域。“北斗”还可以助力搜救船的航线规划,以避免搜救出现遗漏海域。此外,在通信基站无法覆盖的区域,“北斗”可以通过短报文功能进行信息传递。
中国工程院院士刘经南介绍,“北斗”本身具有搜救功能,但要成功实施搜救,搜救对象必须配备“北斗”信号接收机。由于“北斗”信号接收机尚未成为民航飞机的标准配置,失联飞机上没有安装,所以无法用“北斗”对飞机进行定位。目前,民航系统的标准配置是美国GPS导航卫星接收机,但采用GPS的飞机只能被动接收卫星信号,一旦遭遇事故无法发送信号。而“北斗”则具有双向通信功能,用户接收机可以主动向卫星系统发出消息,从而实现其搜救功能。刘经南强调,如果失联飞机上安装了“北斗”接收机,或者乘客携带了具有“北斗”终端的设备,我们都可以找到它的踪迹进行搜救。
尽管在此次马航失联飞机搜救行动中,“北斗”的搜救功能无法实现,但其仍能发挥重要作用。参与搜救的船只和飞机已经配备北斗接收器,“北斗”能对其经纬度进行准确定位,可根据搜救船只和飞机的准确定位,划定搜索区域。在此次开展搜救的低纬度地区,‘北斗’的精度在几米到十几米之间,非常有用。
两院院士李德仁也表示,“北斗”卫星的核心功能是导航和定位。发现搜救目标后,“北斗”能够第一时间确定经纬度,通知搜救人员按照确定路线寻找。海上有很多船、包括空中的直升机,都在根据卫星信号搜寻海面漂移物,现在的关键是能不能发现漂移物。我国14颗“北斗”均集中在亚太地区,其中5颗集中在赤道面,由于卫星发送信号是向下辐射,分布在一个区域的卫星越多,意味着信号强度、导航精度和稳定性越高,在泰国、印尼等低纬度国家,“北斗”信号更具优势。李德仁指出,导航卫星可以跟踪飞行轨迹,但如果飞机发生爆炸,或飞机上的导航终端被切断,导航卫星将无能为力。
由上述可见,应用卫星在搜救失联飞机行动中具有重要的支持性作用,而且未来的发展潜力巨大,是防灾减灾的福星,所以应进一步大力发展。

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