Skaitmeninis dangus

Kiekvieną vakarą tarp 23:30 val. ir 2.30 val., beveik be langų purkštukai su išskirtinėmis rudomis uodegomis susilieja Luisvilyje, KY. Vienas po kito maždaug 90 „United Parcel Service“ parko orlaivių nusileidžia bendrovės paskirstymo centre, esančiame šalia Luisvilio oro uosto, iškrauna apie 600 000 siuntinių, perkrauna ir vėl patenka į dangų. Sistema yra nepaprastai efektyvi ir padėjo UPS išlaikyti devintą pagal dydį šalies oro linijų bendrovę.

Tačiau plečiantis siuntų pristatymo verslui, o vidurnakčio danguje virš Luisvilio vis daugėja žmonių, UPS kreipiasi į naujas technologijas, kad sumažintų atvykstančių ir išvykstančių skaičių. Atlikdamas radikalų eksperimentą, kuris gali suteikti žvilgsnį į oro eismo valdymo ateitį, UPS imasi naujų palydovinių sistemų, tikėdamasi atpratinti nuo įprastų radarų technologijų. Naudodami naujus skaitmeninius įrankius pilotai žiūrės į kabinos ekranus, rodančius tikslią jų padėtį, kitų UPS lėktuvų padėtis ir oro uosto bei jo kilimo ir tūpimo takų žemėlapį – ekraną, kurį įgalina palydovinės padėties nustatymo technologijos ir skaitmeninių duomenų ryšių tarp orlaivių derinys. Skrydžių dispečeriai vis tiek vykdys šou, tačiau pilotai įgis įrankį, leidžiantį išlaikyti tikslesnį atstumą kilimo ir tūpimo metu.

Ši istorija buvo mūsų 2001 m. kovo mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Jei UPS eksperimentas pasiteisins, sako Dave'as Fordas, aukščiausias Federalinės aviacijos administracijos pareigūnas, dalyvaujantis krovininių oro linijų iniciatyvoje, tai galėtų būti pavyzdys, kaip padidinti saugą ir efektyvumą visoje šalies oro eismo valdymo sistemoje. Vienas iš tikslų – sumažinti įsibrovimų į kilimo ir tūpimo taką skaičių ir avarijų skaičių. Manome, kad ši technologija galėtų mums padėti šiose srityse. Ir mes manome, kad tai yra didelis ryšys su efektyvumu, sako jis.

Efektyvumas neabejotinai yra UPS paskata. Manome, kad galime padidinti savo pralaidumą su ta pačia oro uosto infrastruktūra, sako bendrovės atstovas Kenas Shapero. Jei sugebėsime greičiau atplukdyti ar greičiau išskristi lėktuvus, galime įveikti savo konkurentus. UPS prognozuoja, kad technologija Luisvilyje padidins pajėgumą 20 procentų. Sutrumpėjus nuo 20 iki 30 sekundžių tarp kai kurių nusileidimo ir pakilimų, gali prireikti maždaug pusvalandžio nuo įmonės naktinio rūšiavimo operacijos, o tai labai sutaupo, kai jūsų verslas priklauso nuo siuntų pristatymo laiku. Skaičiai yra tokie įtikinami, kad UPS ruošiasi siekti FAA patvirtinimo vėliau šiais metais, kad galėtų naudoti sistemą artėjimo ir išvykimo atstumui Luisvilyje, ir bendradarbiauja su kitais krovinių vežėjais, siekdamas dar platesnio įgyvendinimo.

Dabar kyla klausimas, ar tai, kas naudinga krovinių pramonei, tinka ir tam, ką aviacijos atstovai juokaudami vadina savaiminio pakrovimo kroviniais – keliautojai. Ar šios palydovinės ir duomenų perdavimo technologijos gali padėti išvengti oro susisiekimo aklavietės? Teoriškai jie galėtų užtikrinti, kad oro uostai veiktų visu pajėgumu esant ūkui, leisti lėktuvams leistis poromis ant glaudžiai išdėstytų lygiagrečių kilimo ir tūpimo takų, būtų galima tiksliau nusileisti pagal prietaisus ir padėti lėktuvams išvengti susidūrimų su kilimo ir tūpimo taku. Jei šis technologijų rinkinys taps plačiai prieinamas, mes [oro eismo valdymo] paslaugų pramonėje iš tikrųjų galime aplenkti paklausos kreivę, sako Frankas Marchilena, skrydžių valdymo milžinės „Raytheon“ vykdomasis viceprezidentas.

Kaip žino bet kuris LaGuardia, O'Hare ar Newark keleivis, oro eismo valdymo sistema dabar atsilieka nuo paklausos kreivės. Vėlavimai pasiekė rekordinį lygį 1999 ir 2000 m., o problema žada dar labiau pablogėti. Praėjusiais metais JAV skrido 670 mln. FAA prognozuoja, kad 2010 m. skris 1 milijardas keleivių. Remiantis FAA statistika, dėl oro eismo valdymo vėlavimų liūto dalis kaltas dėl blogų oro sąlygų. Tačiau orai sukelia didelę sumaištį iš dalies dėl to, kad šiandieninės oro eismo valdymo sistemos yra per pastarąjį pusšimtį metų sukurtų technologijų kratinys, kurį iki ribos ištempia vis didėjantis keliautojų skaičius. Radaro technologija gerokai patobulėjo nuo tada, kai po Antrojo pasaulinio karo buvo pritaikyta civiliniam skrydžių valdymui, tačiau pagrindinė procedūra išlieka ta pati. Kontrolieriai bando lėktuvus išilgai riboto skaičiaus radarų stebimų greitkelių danguje. Esant blogam orui, kontrolieriai uždaro kai kuriuos greitkelius, todėl susidaro spūstys. Blogas oras taip pat skatina valdytojus taikyti didesnius buferio atstumus tarp lėktuvų, todėl didėja vėlavimai.

Dešimtajame dešimtmetyje pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS) technologijos atsiradimas, kai tiksli vieta gali būti nustatyta trianguliuojant signalus iš bet kurio iš 24 karinių palydovų, pažadėjo naują požiūrį. Naudodami GPS, pilotai gali nustatyti tikslią savo buvimo vietą, nepasitikėdami antžeminiais navigacijos švyturiais. Per pastarąjį dešimtmetį bendradarbiaujant kelioms vyriausybės finansuojamoms laboratorijoms, įskaitant Bedfordą, MA įsikūrusią MITER ir MIT Linkolno laboratoriją, buvo sukurtas naujas būdas nuolat perduoti skaitmeninę GPS padėties informaciją ir kitus skaitmeninius duomenis tarp lėktuvų ir valdiklių. Naudodamiesi šiuo skaitmeninės informacijos tinklu (žinomu viešai neatskleista informacija kaip ADS-B arba Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), lėktuvai gali nuolat keistis duomenimis apie vietą, greitį, skrydžio planą, orlaivio dydį ir tipą, keleivių skaičių ir orus.

Sistema gali būti laikoma naujausios kartos telefono linijomis ir modemais besikuriančiame aviacijos internete – vienas terminas naudojamas apibūdinti didėjantį duomenų srautą tarp lėktuvų, kontrolierių, antžeminių įgulų ir orlaivių techninės priežiūros įrenginių. UPS Aviation Technologies yra vienintelė įmonė, sukūrusi FAA sertifikuotus kabinos ekranus, kad gautų ir būtų rodoma informacija iš šio naujai sukurto duomenų ryšio, tačiau kitos, įskaitant GE-Honeywell, Rockwell Collins ir L-3 Communications, kuria savo sistemas.

Norint iš esmės pereiti prie palydovinių įrankių, reikės didžiulių pastangų, kad būtų pasiektas pilotų, kontrolierių ir reguliavimo institucijų sutarimas. Kaip būtų galima pasiekti sutarimą? Oro eismo valdyme viskas paprastai būna reaktyvi, o ne iniciatyvi, ir tikriausiai tai čia nutiks, sako Jimas Kucharas, MIT aeronautikos ir astronautikos docentas. Sistemos pakeitimas įvyks arba dėl didelės perkrovos problemos, arba dėl to, kad tokios pastangos kaip UPS daro jį patrauklesnį. Jei UPS pradės veikti ir parodys visus šiuos privalumus, galbūt kiti pasakys: „Pažiūrėsime dar kartą“.

Tačiau antrasis žvilgsnis gali būti lėtas. Prieš ketverius metus „United Airlines“ pilotas Rokis Stounas pasiūlė panaudoti naują palydovinę technologiją kovojant su spūstimis ir leidžiant porą tūpti esant blogam matomumui žinomame rūko apsuptame San Francisko oro uoste, kur kilimo ir tūpimo takai yra 250 metrų atstumu vienas nuo kito. Tačiau idėja pasirodė nepraktiška per trumpą laiką, sako Dave'as Jonesas, vadovaujantis „United“ pastangoms didinti efektyvumą San Francisko centre. Kad įgyvendintų strategiją, „United“ suprato, kad „Boeing“ ir „Airbus“ turės patvirtinti naujus kabinos ekranus, pilotus ir kontrolierius, kad juos priimtų, ir FAA, kad sertifikuotų įrangą ir programas. Ir net jei „United“ būtų įdiegusi sistemą, jos lėktuvai vis tiek būtų turėję derėtis su kitais lėktuvais, kuriems trūksta technologijos. Atsižvelgdama į šias kliūtis, aviakompanija atidėjo planą ir vietoj to tiria pažangias radarų priemones ir procedūras.

„United“ patirtis parodė esminius sunkumus diegiant šią naują technologiją: tai yra „viskas arba nieko“ pasiūlymas. Nebent visuose lėktuvuose aplink tam tikrą oro uostą jis būtų įrengtas, sistema negali pasikliauti dėl tarpų, susidūrimo išvengimo ar kitų dalykų. Turi būti visa oro erdvės architektūra, su kuria turi sutikti visi, sako Robertas Rosenas iš NASA Eimso tyrimų centro Moffett Field, Kalifornijoje. Šiandien nieko iš to nėra. Jis [ADS-B] yra tarsi dėlionės gabalas ir netgi gali būti kertinis jos akmuo. Tačiau jos įdiegimas dar toli gražu neišsprendė daugelio mūsų problemų.

Palydovinių įrankių atvejis yra daug įtikinamesnis, kai radarų infrastruktūra yra dėmėta arba jos visai nėra, o nauda saugai yra akivaizdi. Viena iš tokių vietų yra 260 000 kvadratinių kilometrų Aliaskos Jukono-Kuskokwim deltos regionas, kuriame mažų lėktuvų pristatymas ir transportavimas yra esminis gyvenimo ir mirties būdas. Didelėje Aliaskos dalyje nėra radarų aprėpties, oro eismo valdymo bokštų ir asfaltuotų kilimo ir tūpimo takų (žvyro pakilimo takai yra prabanga), todėl vietovė panašesnė į atokius Afrikos ar Kinijos regionus nei žemesnės 48 valstijos. Dešimtajame dešimtmetyje Aliaskoje kas antrą dieną įvykdavo vidutiniškai po vieną lėktuvo avariją, įskaitant 186 mirtinas katastrofas, kuriose žuvo 398 žmonės. Per tą dešimtmetį Aliaskoje įvyko 37 procentai visų šalies lėktuvų avarijų ir 20 procentų visų aviakatastrofų mirčių.

1998 m. šios skerdynės paskatino Kongresą skirti 11 milijonų dolerių naujai įrangai įrengti 155 mažuose lėktuvuose Aliaskoje. UPS Aviation Technologies parūpino aviacijos elektroniką, o dabar Ankoridžo skrydžių dispečeriai naudoja GPS pagrindu veikiančią sistemą, norėdami nukreipti mažus orlaivius atokioje pelkėtoje deltoje. Ir nors radarų neturinčios šalys, tokios kaip Australija ir net Mongolija, pradeda diegti palydovinius oro eismo įrankius, Aliaskos regionas yra pirmoji vieta Jungtinėse Valstijose – ir vienintelė artimiausioje ateityje – pereinama prie 100 procentų palydovinio ryšio. oro eismo kontrolė. (Atliekant UPS eksperimentą Luisvilyje, radaras vis tiek nukreiptų orlaivius į oro uostus ir iš jų. Palydoviniai įrankiai tik padėtų nustatyti artėjimo ir išvykimo tarpus.)

Mažiau aišku, ar technologija gali panašiai įsiveržti kitur. Vienas susirūpinimas buvo tas, ar GPS palydovų signalai yra pakankamai tvirti ir patikimi, kad galėtų būti oro eismo valdymo pagrindas. Tačiau 1999 m. Johnso Hopkinso taikomosios fizikos laboratorijos ataskaita padėjo išsklaidyti nuogąstavimus, kad palydovų signalai – silpni, palyginti su antžeminiais radarais – gali sutrikdyti saulės spinduliavimą, atmosferos trikdžius arba teroristų įsilaužimus. Remiantis tyrimu, atsiranda technologijų, kurios gali labai sumažinti pažeidžiamumą dėl GPS signalo trukdymo. Ir tiek, kiek palydovų signalus iškraipo atmosfera ar kiti trukdžiai, juos galima patikrinti ir patobulinti, kad būtų užtikrintas didesnis tikslumas naudojant antžemines didinimo sistemas, tokias kaip Raytheon įdiegtosios.

Kitas esminis klausimas – ar nauji ekranai kabinoje gali atitraukti pilotų dėmesį ir ar naujos navigacijos pareigos jų neapkraus. Žmogiškosios klaidos yra susijusios su mažiausiai 80 procentų visų avarijų ir incidentų aviacijoje, sako Kimas Cardosi, žmogiškųjų veiksnių programų vadovas iš JAV transporto departamento Volpe centro Kembridže, MA. Darbo aplinka tokia sudėtinga, kad gali padaryti klaidų, todėl šiose sistemose ir ekranuose to turime saugotis. Turime užtikrinti, kad [pilotai] nebūtų priblokšti informacijos ir kad padarius klaidą būtų galima ją ištaisyti, kol tai nesukels rimtų pasekmių.

Duomenų ir ekranų įliejimas atneša naujų painiavos šaltinių. Kucharas nurodo daugybę nelaimingų atsitikimų, per kuriuos buvo neatitikimas tarp to, ką galvojo kompiuteris, ir to, ką galvojo žmogus, pavyzdžiui, 1995 m. „American Airlines“ lėktuvo Boeing 757 katastrofa artėjant prie Kalio (Kolumbija). Lėktuvas rėžėsi į kalną ir žuvo 160 žmonių, kai autopilotui buvo nurodyta skristi link radaro švyturio, kurį pilotas manė esant netoli Kalio, bet iš tikrųjų netoli Bogoto. Šiuo atveju radaro švyturių technologija ir autopiloto sistema padėjo keleiviams mirti po, atrodytų, nereikšmingos piloto klaidos. Jei Jungtinės Valstijos pradės plačiai naudoti [palydovinėmis technologijomis], pasaulyje atsiras kitų sričių, kurios to nepadarė, todėl pilotai turės naudoti skirtingas procedūras įvairiose vietose. Tai gali sukelti papildomų klaidų ir problemų, įspėja Kucharas.

Nepaisant šių klausimų, prototipai tobulėja. Svarbi diena UPS pastangoms atėjo praėjusių metų spalį, kai FAA administratorė Jane Garvey atskrido į Luisvilį bendrai FAA ir UPS įvertinti technologiją. Garvey įlipo į UPS Boeing 727, kurio fiuzeliaže nebuvo jokių įprastų baldų – tik keli kompiuterinės įrangos skyreliai priekyje ir 16 oda aptrauktų pirmos klasės sėdynių, pritvirtintų prie grindų prie grindų gale. Atsisėdusi pirmoje eilėje, ji pažvelgė į kompiuterio monitorių, kuriame grafiškai pavaizduotas Luisvilio oro uostas. Kilimo ir tūpimo takai buvo išmarginti lėtai judančiais rudais trikampiais. Tai reprezentavo lėktuvus, aprūpintus duomenų perdavimo sistema, keičiantis padėties duomenimis. Tai puiku, sakė Garvey.

Palaukite, kol pamatysite filmą skrydžio metu, šmaikštavo George Cooley, UPS Aviation Technologies inžinierius. Filmas prasidėjo, kai 727 lėtai riedėjo oro uosto riedėjimo takais. Kiti riedantys lėktuvai buvo aiškiai matomi ekrane. Staiga ekrane pasirodė mėlynas trikampis, jo galas pailgintas su adata-nosele, rodančia didelį greitį. Po akimirkos mėlynas blyksnis tapo rudas. FAA technologijų vertinimo programų vadovas Jimas McDanielis paskelbė, kad ką tik pakilo lėktuvas. Tačiau iš tikrųjų mėlyna reiškė orlaivį, ruda – lėktuvą ant asfalto. Po akimirkos jis pasitaisė. Maniau, kad tuo metu jis pakyla, bet nusileido, sakė jis.

Demonstracija buvo skirta tik parodyti, kaip ši technologija gali padidinti supratimą apie kilimo ir tūpimo taką, o pagrindiniai jos pranašumai buvo akivaizdūs. Net ūkanotu oru kabinos ekranas būtų aiškiai matęs kilimo ir tūpimo tako eismą ir iš karto pastebėjęs neteisingą posūkį. Sistema veikė puikiai. Kita vertus, jos vertėją – šiuo atveju patyrusį FAA pareigūną – trumpam supainiojo ekranas. Klaida buvo tinkamas įrodymas, kodėl naujų skrydžių valdymo technologijų patvirtinimas užtrunka: užtikrinti, kad būtų pašalinti visi painiavos šaltiniai.

Kai UPS stumia savo bylą, atsiranda sutarimas, kad auganti paklausa privers keisti šalies oro eismo valdymo sistemą. Artimiausiu metu oro uosto plėtra ir naujos statybos gali atnešti tam tikrą palengvėjimą; kai kurie oro uostai taip pat svarsto apie didesnius nusileidimo mokesčius piko laikotarpiais, kad atgrasytų nuo piko valandų traukos. Praėjusių metų pabaigoje FAA paskelbė loterijos sistemą, skirtą LaGuardia skrydžio laikui paskirstyti, o tai sudaro maždaug ketvirtadalį šalies vėlavimų, kad sumažintų spūstis. Dėl naujų procedūrų ir radaro įrankių naudojimo didėja tokių oro uostų kaip Dalasas-Fortvortas pajėgumai. FAA savo ruožtu pažymi, kad net judriuose miestuose sistema turi daug pajėgumų ne piko metu. Visos technologijos, su kuriomis dirbame, yra dalis pyrago, ir kartu jos galiausiai sukurs daugiau pajėgumų, tačiau geriausiu atveju tai bus palaipsniui, sako Kathryn Creedy, FAA atstovė.

Tačiau NASA Rosen prognozuoja, kad FAA laipsniškas požiūris žengs koja kojon su paklausa artimiausią dešimtmetį. Dėl sistemos paklausos visi technologijų kūrėjai daugiausia dėmesio skiria naujos kartos įrankiams, sako Rosenas. Tačiau pripažįstame, kad net po to, kai visos šios priemonės yra įdiegtos ir veikia kartu, paklausa yra tokia, kad netrukus vėl viršys pajėgumus.

Pagrindinės palydovinio oro eismo valdymo technologijos – GPS sistema, duomenų ryšiai, skaičiavimo galia ir kompaktiški kabinos ekranai – yra po ranka. Tačiau nėra nieko artimo sutarimui dėl to, kaip ir ar juos plačiai naudoti. Iki šiol visuomenės pasipiktinimas nebuvo pakankamai garsus, oro linijos nematė verslo pavyzdžio, o FAA nebandė priversti sistemos pokyčių. „Gridlock“ yra žiūrinčiojo akyse, sako Rosenas. Tačiau visi sutinka, kad pablogės, kol nepagerės.

Praėjusį spalį UPS sulaukė gerų naujienų: bendrovė gavo pirmąjį FAA sertifikatą naujam kabinos įrenginiui. Tai buvo tik mažas žingsnis ir tik labai ribotam tikslui, siekiant padėti pilotams geriau matyti ir išvengti galimybių danguje virš Luisvilio. Tačiau patvirtinimas parodė, kad sistema patenka į reguliavimo radaro ekraną. McDaniel sako, kad vis dar yra daug iššūkių – daug ką reikia išspręsti. Pilotai ir skrydžių vadovai yra susijaudinę; potencialo yra daug, bet jie nėra nė trupučio gąsdinami dėl to, ko jai reikia, pavyzdžiui, [sumažinti] netvarką ekrane.

Tačiau jei šias problemas pavyks išspręsti, UPS iniciatyva Luisvilyje gali būti pirmasis žingsnis siekiant sumažinti netvarką danguje.

paslėpti