迷失深海:关于马航MH370事件的反思

    |     2015年5月28日   |   公益资讯   |     评论已关闭   |    1321

(文/Dennis Normile)

今年3月8日凌晨发生的马来西亚航空MH370客机失联事件,已经成为了航空史上的黑暗之谜。现在我们已知的情况仅仅是,这架从吉隆坡飞往北京的深夜航班在南印度洋上一个荒凉的区域失踪了。这个谜题萦绕在人们心中已经三个月之久,我们不得不面对的情况是,发现残骸的几率不断降低以及悲伤的亲人们愈发绝望的眼神。这个教训在科技发展上同样是发人深省的。徒劳无获的搜索暴露了令人不安的科技瓶颈:深海测绘的研究不足以及远距监测航空器技术的滞后。

上月初,澳大利亚曾在珀斯西北1700千米处检测到了一个一闪而逝的信号,这燃起了人们找到飞行数据记录仪以及黑匣子的希望。不过,这个线索最终并未指向任何飞机的残骸。信号很快就消逝了,或许是因为记录仪电池的设计使用时间只有一个月,而现在电池电量已经耗尽;或许是信号根本就不是来自失事飞机。不同国家的29架民、军用飞机与14搜船舶参与搜索了总计463870平方千米的海域,结果却连一块飞机残骸都没找到。澳大利亚副总理沃伦·特斯拉(Warren Truss)在5月5日于堪培拉召开的会议上表示:“这架飞机的搜索工作已经成为了一个世界性难题。”

当局已经制定了下一步的搜索行动方针,而这个历史上最大规模的海底搜索行动还面临着更大的挑战:相关数据的缺乏。南印度洋海床地形大部分都还处于未知状态,对声波在深海的动力学更是知之甚少。我们对于海底地形的了解甚至还比不上月球、火星和金星。

MH370的黑匣子很可能将永远沉没在大洋深处,就像深海那无边无际的黑色一样,研究者只能在这一片黑暗中揣测飞行的最后几个小时到底发生了什么。当从悲伤中抬头向前,我们意识到实时飞行监控对于避免这类事件再次发生的重要性。

深海测绘数据的缺失

光波与无线电波在陆地上能够广泛使用,但是在海水中的传播范围有限。因此,海底成像技术必须依赖于声波。船只下方安装的单波束回声探测器可以直接收集水下的信息,而多波束测深系统则可以和全球定位系统相连,探测大范围的海底地形。海底测绘人员可以通过卫星测高技术来推测大洋深度。这种技术可以利用雷达来测量海底地形对信号的反射和衰减,而这些信号的变化可以反映海底地势起伏造成的水重力效应变化。新南威尔士大学的海洋学家埃里克·范塞比勒(Erik van Sebille)指出,多波束探测系统是测绘领域的黄金标准,但是这种方法只适用于海岸带、大洋航线或者蕴藏可燃冰或矿产的地区。

回声探测系统“忽视”了南印度洋的大部分区域,人们对这一海域水深的了解主要来自卫星测高技术。“虽然我们有卫星测高技术,不过我们并没有更多的海底地形信息。而在搜索区域,有些地方的深度甚至超过了7800米。在大洋里,潜之越深,知之越少。”海洋测绘学家查里塔·帕提拉起(Charitha Pattiaratchi)说道,“这里大洋的平均深度有4000米,我们根本弄不清这个深度以下的海洋里到底发生了什么。”

今年5月27日,来自美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)卫星测高实验室的沃尔特·史密斯(Walter H.F. Smith )和凯伦·马克思(Karen M. Marks利用卫星测高技术绘制了一幅马航MH370客机可能坠机地点的详细海底地貌地图。这份地图为选择海底搜寻的水下设备,以及残骸可能的下落提供了新的线索。图片来源:agu.org

帕提拉起同时表示,被科学家忽略的研究领域还包括声波在海沟里的传播。声波在冷水中会传播的更快,不过深海温度仍然“冷暖不知”。这会导致声波在深海的非匀速传播,而我们无法得知深海那里到底有什么。科学家同时需要潜艇的帮助来研究深海声波的传播,不过潜艇很少下潜到1000米以下的区域。这些深海声波研究结果的不确定性阻碍了对MH370航班黑匣子信号的搜寻。

不过深海测绘术的研究仍然有着重要的意义。即使这次对航班黑匣子的搜索无功而返,将来几周收集到的这些测深器读数以及其他的数据可能帮助人们避免未来不同的悲剧。“更好的深测术可以帮助建立一个更‘犀利’的海啸传播模型,从而提高海啸预警的精度。”帕提拉起说道。海洋生物学家大卫·布斯(David Booth)也表示:“深测术将极大的帮助海洋生物学家预测海底生物多样性的‘热点’地区,以及深海鱼类的分布。”

海底搜寻困难重重,未来我们应该怎么办?

仅仅进行“表面工作”对搜寻黑匣子以及飞机残骸可没什么帮助。虽然找到残骸就能确定飞机在印度洋坠毁,不过考虑到时间已经过去了三个月之久,只从海洋表层水域来进行回溯搜寻(根据失事地点来判断残骸运动)是困难且不精确的。“海洋就像一个大型弹球机,” 范塞比勒说,“即使轻轻一碰,弹球都会有完全不同的运动轨迹。”他的团队在大洋的实验表明了这一点。他们将可识别的浮标从港口和船舶抛进大洋,有些浮标在几周内就能漂流上百千米。和这个实验相比,对MH370航班残骸的搜寻范围太小了,而且失事海域有不少的涡流会改变残骸漂流的方向。

之前一次失事航班的海洋搜寻表明了这类工作的难度。2009年6月1日的凌晨,法航AF447航班在飞往巴黎时从天空坠落。残骸与油迹在隔天显示在了距离巴西海岸650千米的海面上。6月6日,搜救船舶已经着手开始打捞并恢复残骸,这一海域的海底测绘也更加的完整。即便如此,搜寻全部的航班碎片也花了2年之久。最后一片碎片是由自主式水下机器人REMUS 6000(译者注:autonomous underwater vehicle,一种无人遥控的海洋作业机器人,简称AUV)通过声波定位图片发现的,而在此之前,这片碎片安静地躺在4000米的深海海床上长达2年。

Afxw5obYsNcQZw9Gm1FjnPFr0tBMe-BU03B-6z0y5EUCAwAA-QEAAEpQ

马航MH370的搜寻工作中,也应用到了自主式水下机器人。图片来源:ibtimes.com

黑匣子的失踪或者解体其实都不太常见,但这仍然会困扰航空专家们。2000年,科学家科里沙·卡威(Krisha Kavi)提出了一种“玻璃匣子”系统。这一系统可以不停地把飞行数据上传到卫星,这样调查者能够第一时间知道发生了什么事。不过,下载30000个航班数据的花费可不是一笔小数目,“除非强制要求,否则航空公司不会这么做的。” 卡威表示。

不过仍然有公司开发了类似的系统。FLYHT航天咨询公司把卫星权限卖给一些航空公司,并且提供实时备份黑匣子数据的服务,从而能够及时发现航班潜在的危险,比如一个未经申明的航线偏离。但从2005年开始,只有很小一部分航班使用这项技术。

法航AF447航班的失事让更多的科学家与企业开始关注这一技术。法国建立了一个航班数据恢复小组,并根据航班数据流的信息缩小对失事航班的搜索区域。“在AF447的失事后有了更多相关研究工作”卫星通讯公司的副总裁大卫·科尔里(David Coiley)说,“但是工业界并没有跟进。”这其中的关键在于下载数据的时间点与效率。“技术条件是满足的,问题在于寻找一个更有效的更廉价的方法来实施它” 科尔里说。

这些进展对于搜寻MH370而言都太迟太迟了。现在,澳大利亚仍然在和美国海军的自主式水下机器人蓝鳍21(Bluefin-21)一起继续搜索。这台机器人虽然配备了侧扫声纳(译者注:侧扫声纳是水下搜索、水下考察等一项重要的有力的工具,很适合寻找小物件),不过它的最大向下搜索深度只有4500米,而疑似信号源则来自5160米深的海底平台。

下一步的搜索行动是从世界各国借来自主式水下机器人,让它们携带侧扫声纳对搜索海域进行“更详细的海底测绘”。这能帮助搜索人员了解更多该区域海床的情况。

目前,搜寻工作未能发现任何残骸,飞行轨迹也不清不楚,南印度洋海底地形也所知甚少。“搜索MH370客机残骸将是前所未有的挑战”马来西亚代理交通部长希山慕丁·侯赛因 (Hishammuddin Hussein)在5月5日的新闻发布会上说道,“我们现在手头几乎什么也做不了。”编译自:Dennis Normile:Lost at Sea,nature

来源:http://www.guokr.com/article/438545/