Изследователи разработват сателитни връзки за ясно предаване на радиосигнал и данни в реално време, благодарение на което ръководителите на полети осигуряват по-безопасни и по-ефективни маршрути за презокеански полети.
Автор: Майкъл Алън
На 4 юни 2025 г. ръководители на полети на испанските Канарски острови проведоха ясен и непрекъснат разговор с командир на търговски полет в пространството над Атлантическия океан.
За повечето хора това може да звучи като нещо рутинно. За пилотите далеч от сушата обаче е рядкост.
Ясната и незабавна връзка все още е по-скоро изключение във въздушния трафик над океаните, отколкото правило. В действителност интервалите между съобщенията са толкова продължителни, че пилотите са принудени да избират неоптимални маршрути, което затруднява управлението на въздушното движение в открити морски пространства.
Създаване на единно европейско въздушно пространство
За да се преодолеят тези пропуски в комуникациите и наблюдението, трансграничен екип от инженери по сателитни технологии, специалисти по въздушното движение, авиокомпании и изследователски организации от Испания, Португалия и Германия обединиха усилията си в рамките на четиригодишна съфинансирана от ЕС инициатива, наречена ECHOES.
Екипът си постави за цел да модернизира управлението на въздушното движение в Европа.
Инициативата продължи до декември 2025 г. и изпитваше базирани в околоземното пространство радио и сателитни системи с метров обхват (много високи честоти, МВЧ) за проследяване на въздухоплавателни средства (ADS-B) с цел подобряване на управлението на въздушното движение в океанското и отдалеченото въздушно пространство.
„В момента авиацията разчита на радиовръзка с метров обхват като основно средство за комуникация, но има много райони по света, където тя липсва“, обясни Габриел Гарсия, координатор на ECHOES и програмен мениджър в Startical — испанско публично-частно предприятие, което разработва глобални сателитни услуги във въздухоплаването.
Тъмно петно над океаните
Когато самолетите излязат от обхвата на крайбрежните наземни станции — обикновено на около 350 километра от брега — те изчезват от радара и губят стандартната МВЧ радиовръзка. От този момент нататък връзката става по-бавна, по-разпокъсана и по-неточна.
Вместо това комуникацията преминава към по-стари високочестотни радиосистеми, при които предаването често е затруднено от смущения, фонов шум и закъснения. Пилотите все пак могат да съобщят позицията си и да получат инструкции, но не и в реално време.
Забавянето във връзката може да бъде значително. Капитан Пабло Поза, опитен пилот, летящ по трансатлантически маршрути, сподели, че обменът на информация между пилотите и диспечерите над океана може да се осъществява на всеки пет минути, а в спешни случаи – на всеки три минути.
„Ако по време на полет над океана възникне някакъв проблем и трябва да съобщя нещо на контролната кула, отговорът им може да отнеме до шест минути“, каза Поза.
Той обясни, че чакането увеличава стреса и намалява времето за реакция в случай на проблем.
Тъй като не е възможно непрекъснато проследяване на самолетите с радар и няма незабавна връзка с пилотите, диспечерите компенсират това, като увеличават разстоянията между самолетите. Над сушата самолетите могат да летят на разстояние от 8 до 10 морски мили един от друг.
Над океаните това разстояние може да нарасне до 50 или дори 80 морски мили. Системата е безопасна, но ограничава капацитета и ефективността.
Обаждане от орбита
Екипът на ECHOES си постави за цел да промени това. Въз основа на по-ранни експериментални разработки изследователите разработиха и изстреляха два малки спътника в ниска околоземна орбита през 2025 г.
Спътниците — първият с тегло около 35 килограма, а вторият около 100 килограма — носят антени в метровия обхват, способни да предават същите гласови сигнали и сигнали за данни, които въздухоплавателните средства вече използват за връзка с наземните станции.
„Космическите технологии са се развили, а благодарение на миниатюризацията и намалелите разходи за спътникови пускови установки ползването на метровия обхват стана възможно“, споделя Гарсия.
Малките спътници се намират в ниска околоземна орбита (на височина между 160 и 2000 км). Близкото разположение до земната повърхност и траекториите на полетите спомагат за намаляване на закъснението във времето и за поддържане на непрекъснатостта на комуникациите в метров обхват.
Пробивът настъпи, когато изследователите за първи път успешно осъществиха предаване на данни в реално време в метров обхват от околоземното пространство. С прости думи, те доказаха, че самолетите могат не само да комуникират чрез сателит, както биха го правили при нормални условия над сушата, но и да изпращат и получават оперативни съобщения през околоземното пространство.
След този първи разговор екипът на ECHOES проведе още няколко успешни изпитания със самолети на различни авиокомпании, летящи над Атлантическия океан между Европа и Северна и Южна Америка. Те показаха, че базираните в околоземното пространство високочестотни мрежи могат да работят успоредно с наземните системи и спътниковото проследяване на въздухоплавателни средства, за да осигурят непрекъснато покритие в океанското въздушно пространство.
За пилотите преживяването беше успокояващо познато. „Току-що разговаряхме с тях, както обикновено правим с наземните радио кули“, сподели Поза след участието си в изпитванията. „Не забелязах никаква разлика. Усетих го като нещо обичайно.“
Именно в това се състои същността на нещата.
По-безопасно небе, по-екологични полети
След като екипът на ECHOES доказа, че високочестотната връзка през околоземното пространство работи, следващата стъпка е тя да бъде разширена в световен мащаб. За да се превърне в световна услуга, са необходими много повече спътници.
„Изчислихме, че за да осигурим непрекъснато покритие в световен мащаб, ще ни трябват около 300 спътника“, заяви Гарсия.
Надеждните сателитни връзки биха позволили на пилотите да коригират маршрутите си в реално време в зависимост от метеорологичните условия, турбуленцията или натовареността на въздушното пространство.
„Ако можехме да поддържаме постоянна връзка с контрола на въздушното движение и те да могат да изискват информация от други пилоти, това би подобрило обратната връзка за случващото се около нас“, сподели Поза.
Самолетите биха могли да летят по по-кратки маршрути, което би намалило разхода на гориво и замърсяването. По-добрата комуникация ще позволи също така на повече въздухоплавателни средства да използват безопасно натоварените океански коридори, като по този начин ще се увеличи капацитетът на въздушното пространство.
„Глобалната спътникова високочестотна връзка променя начина, по който пилотите и ръководителите на полети поддържат връзка“, заяви Поза.
„Чрез разширяване на покритието в метровия обхват от околоземното пространство можем да осигурим непрекъсната стандартизирана комуникация. Това повишава безопасността, като намалява закъсненията и осигурява на пилотите надеждна двупосочна връзка.“
Ако се разшири, системата би могла да осигури на самолетите същата връзка над Атлантическия океан, като тази над най-натоварените въздушни коридори в Европа, превръщайки днешните пропуски в комуникациите в неповторима глобална мрежа.
Чрез извеждането в орбита на стандартна система в метров обхват европейските новатори в авиацията показват как космическите технологии могат незабележимо да променят ежедневните полети — като правят дългите пътувания по-безопасни, по-ефективни и по-щадящи за планетата.
Първоначално статията е публикувана в „Хоризонт“ — списанието на ЕС за научни изследвания и иновации.
Повече информация:
