MH370海底追踪:哪些技术手段可用?

马航失联客机MH370的搜救到了最有希望,也是最艰难的阶段。从4月5日中国首次发现脉冲信号开始,各国在印度洋海域的搜救重点已 经从飞机残骸转向了黑匣子。11日中午,澳大利亚总理托尼•阿博特宣布已经能将马航失联客机的黑匣子锁定在几公里的范围内。虽然没有明确说明黑匣子的位 置,但是他表态称搜寻人员对近日侦测到的信号来自失联客机黑匣子有信心。

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但是搜索面临的困难也非常巨大。中国国家海洋预报台专家说,这几天以来发现脉冲信号的区域是海底的海山区,山顶距离海面大约1800米,附近分布了海沟和海盆,海沟接近6000米深,从海山到海沟落差超过4000米,整个海底地形复杂,给搜寻工作带来很大困难。

MH370黑匣子电池电量理论上只能持续30天,目前黑匣子上的水下声纳信标(Underwater Acoustic Beacons,简称水下信标)发射信号已经超过这一时间。对黑匣子的搜索正变得日益紧迫。那么应当如何对海底的黑匣子进行定位和追踪?可以用哪些技术手段?

拖曳式声纳定位仪(拖鱼)等黑匣子定位装置

第一步需要海面舰艇通过接收黑匣子发出的声波信号来尽可能地精确锁定黑匣子的位置。

首先探测到黑匣子信号的是中国上海海事局的“海巡01号”。这艘搜救船上配备了美国Teledyne Benthos生产的黑匣子定位仪,最大可探测5000米水深。海巡01号具有侧扫声呐,可使用100米左右的缆绳将其放入海中,对黑匣子进行探测和定位。

此后澳大利亚军舰“海盾号”也探测到了黑匣子信号,其探测深度为6000米水深。“海盾号”携带的“拖鱼”装置内部带有声波接收器,可通过在海面上缓慢拖行来探测黑匣子信号。

为了能够让定位仪接收到黑匣子所释放出信号,“海盾号”只能以每小时三海里的速度进行搜索。截至10日晚间“海盾号”共5次探测到了脉冲信号。

也正是通过多次信号探测,澳方才能够将黑匣子的大致位置进行锁定。

不过这种探测装置会受到海况条件以及海洋生物的影响。据悉,为了避免海水涌动对信号探测形成影响,澳大利亚方面已经开始限制与“海盾号”在同一片水域内搜寻的舰船数量。

水下航行器等水下探测设备

如果对黑匣子有了比较精准的定位,可以再通过水下航行器(Autonomous Underwater Vehicles,简称AUVs)进行搜索。

目前正在搜索黑匣子的“海盾号”,除了“拖鱼”设备,还携带了“Bluefin-21(蓝鳍金枪鱼)”,这是世界上最小的AUVs设备,由美国蓝鳍机器人公司(Bluefin Robotics Corporation)开发,状似鱼雷,装备摄影机与声纳,可潜入海底4500公尺处续航25小时。这款设备可以拍摄海底状况,以供工作人员进行图像观察和分析。

目前澳大利亚方面尚未动用这款设备,原因是担心与正在工作的“拖鱼”装置互相干扰。澳方称待黑匣子彻底停止发射信号后,才会动用“蓝鳍金枪鱼”。

这款设备依靠声呐在海底扫描,运动速度很慢,一天只能搜索相当于足球场大小的区域,搜寻一平方公里可能需要一个月。同一时间内,“拖鱼”的搜寻面积相当于“蓝鳍金枪鱼”的6倍,因此在仍然能够探测到黑匣子的情况下,目前还主要依靠“拖鱼”来进行黑匣子的定位工作。

深海潜航器

载人深海潜航设备也可以用于MH370的追踪和定位,中国的“蛟龙号”就是其中之一。

中国“蛟龙号”载人潜水器是世界最深潜水设备之一,其最大下潜深度可以达到7000米。并且配备有高分辨率的声呐设备。

蛟龙号深潜器副总设计师近日表示,只要失联客机定位精确,蛟龙号可以下海参与现场评估、搜救指挥甚至打捞工作。

蛟龙号长处在于定点作业,非大范围搜寻。蛟龙号声纳设备工作范围只有数公里,由于航程限制,载人深潜器无法像无人深潜器那样在深海长时间作业。

核潜艇等潜艇设备

由于黑匣子电量有限,海面搜索受到海况情况影响较大,前期利用核潜艇快速扫描目标水域,对于搜索黑匣子非常关键。

相对于“拖鱼”和“蓝鳍金枪鱼”,核潜艇在海底搜索上性能更加突出。核动力潜艇具备性能卓越的被动声纳系统,可感知黑匣子发出的信号。而且核潜艇可以在更高的航速下使用,搜索效率会大大提高。

核潜艇在水下航行过程中,受水面噪音的干扰很小,而且续航时间较长,更适合水下搜索。2009年法航447航班失事坠毁于大西洋,确认失事海域之后,法国海军就曾派出“绿宝石”号核动力攻击型潜艇前往搜索。

据BBC网站报道,英国国防部4月1日宣布,英国皇家海军特拉法加号核潜艇(Trafalgar class submarine)已抵达南印度洋,协助搜索马航MH370客机的黑匣子。

除核潜艇外,一些深水潜艇也可以有效利用起来。在法航447航班搜索过程中,有三艘里莫斯6000型潜艇参与。这种潜艇是当时世界上最先进的水下探测设备,它可以在海底进行20小时的地毯式搜索,重新浮上海面,传回海底情况的声纳图像。

其他辅助设备

确定黑匣子等失联客机设备,一方面需要信号探测,另一方面也需要观察海洋状况,例如洋流方向,来确定飞机残骸的运动方向。可以使用海平面测量卫星,利用海洋热成像来观察洋流详情。

除洋流状况之外,海底地形的测绘也必不可少。英国目前已经派出“回声号”军用测量船用于进行海底测绘。

深海搜索非常复杂,法航447空难发生后,用了近两年的时间才发现客机的水下残骸。我们在利用各种高科技手段搜索海底客机的同时,更需要做的是反思应答器被人为关闭、黑匣子数据实时传输等客机失联前期问题,以防止类似悲剧的发生。