飛行機を地図上に残すには宇宙から追跡する

2014年に2機の民間航空機がレーダーから消えた。エアアジアQZ8501便の残骸は回収されたが、マレーシア航空370便は依然行方不明で、捜索救助活動も成果を上げていない。

現代では追跡技術が発達しているにもかかわらず、飛行機が行方不明になるというのは信じられないことです。GPS 追跡は昔から存在し、コンピューターによる心地よい音声の助けを借りて、平均的な自動車所有者を目的地まで案内してきました。しかし、飛行機の追跡と情報収集は過去数十年間で大きな進歩を遂げておらず、依然として地上レーダーと、重要な飛行データを保持する機内ブラックボックスに大きく依存しています。これらの技術は不十分な場合があります。マレーシア航空 370 便がレーダー範囲外を飛行中にブラックボックスもろとも行方不明になったことがその証拠です。

「この時代、航空機の紛失は過去のものになるはずだ。」

国家運輸安全委員会は、変化の時が来たと述べている。新しい報告書で、NTSB は民間航空業界にいくつかの重要な勧告を行い、特に大きな水域を飛行する航空機に、強化されたリアルタイム追跡技術を搭載すべき時が来たと主張している。同委員会は、すべての航空機に衛星追跡技術を搭載し、1 分ごとに宇宙から航空機の位置を検出することを推奨している。報告書では、航空機が墜落した場合に航空機のブラック ボックスの位置をより確実に特定できるようにする方法と、ブラック ボックスの必要性を完全になくす方法も概説している。

「これらの貴重な箱を見つけるために、何百マイルもの海底を必死に捜索する必要のないレベルに技術は達している」とNTSBのクリストファー・ハート暫定委員長は声明で述べた。「この時代、航空機の行方不明は過去のものになるはずだ」

地上から宇宙へ

現在、航空機は、一次レーダーと二次監視という 2 つの測位方法で空中で追跡されています。一次検出では、レーダー ステーションは電磁信号を発信し、その信号は経路上のあらゆる物体に反射して、各航空機の空中の位置を示します。二次監視では、レーダー ステーションは、コックピットの無線送信機である航空機のトランスポンダーに信号を送信します。トランスポンダーはこれらの信号を受信すると、航空機の位置、高度、方向、速度に関する情報を送り返します。これらのプロセスは両方とも、パイロットの協力を必要とせず、自動的に実行されます。

唯一の問題は、飛行機と通信するこれらのレーダー ステーションはすべて地上に設置されているため、その範囲は限られていることです。飛行機が海上や地理的に離れた地域を飛行すると、レーダーの視野から飛行機が消えます。地球の 70 ～ 80 パーセントはレーダー監視が不可能なため、飛行機がこれらのカバーされていないゾーンに入ると、正確な座標を航空管制に伝える責任はパイロットにあります。370 便やエールフランス 447 便の場合のように、計画どおりに進まないこともあります。

この問題を解決するには、NTSB は、これらのレーダー ステーションを地上から宇宙へ移す必要があると述べています。そこで登場するのが、衛星経由ですべての航空機の位置を追跡することを目指す Aireon 社です。Aireon 社は、航空機が送信する GPS 座標を受信する受信機を製造しています。これは ADS-B (自動従属監視放送) と呼ばれるシステムです。ADS-B は、地上ステーションではなく、地球を周回するイリジウム衛星の受信機に信号を中継します。

「今年から、イリジウムは66機の衛星を打ち上げる予定です。これらにはエアオン受信機が搭載されます」とエアオンの営業・マーケティング担当副社長、シリエル・クロネンバーグ氏はポピュラーサイエンス誌に語った。「この衛星群は地球規模の足跡を残します。いつでも、これらの『死角』エリアの上空を衛星が飛ぶことになります。」

「これらの『死角』の領域の上空をいつでも衛星が飛ぶことになるだろう。」

すべてが順調に進めば、Aireon 受信機は各飛行機の GPS 座標を 1 分ごとに受信することになります。NTSB によると、これにより、飛行機が行方不明になるという悲劇的な事態が発生した場合に、捜索範囲が大幅に縮小されることになります。「作業グループは、95 パーセントのケースで、これらの飛行機が 1 分ごとに位置を送信していた場合、最後に報告された位置は衝突地点から半径 6 海里以内であったと判断しました」と NTSB の報告書は結論付けています。

クローネンバーグ氏は、Aireon 技術の導入は航空会社にとってコスト効率が良いと指摘しています。実際、現在製造されているすべての航空機には ADS-B システムが搭載されています。「空域を飛行するには ADS-B システムの搭載が義務付けられます」とクローネンバーグ氏は言います。「オーストラリアや世界の他の地域ではすでに義務付けられています。これはすでに航空機に搭載されている技術であり、そのレベルの受け入れが重要です。すべての航空機に搭載されることが望まれます。」

問題が大きくなる前にそれを見極める

衛星追跡により、上空の各飛行機の位置をより正確に把握できるが、それでも航空業界にとって差し迫った問題は解決していない。地上管制は、飛行機に不具合があったり、誤った取り扱いがあったりしたかどうかをどうやって知ることができるのか？現在、当局は飛行機が墜落し、ブラックボックスが回収された後にしか、その飛行機に何が起きたのかを突き止めることができない。ブラックボックスが見つかっていないため、この設計コンセプトはエアアジア8501便の事故の根本原因を突き止めるのに問題があることがわかった。

NTSB の報告書には、水中での信号検出を向上させるより高度なビーコンの追加など、ブラック ボックスの新しい設計仕様がいくつか概説されています。しかし、NTSB は、ブラック ボックスの回復の必要性をある程度完全に排除するサービス、つまりリアルタイム データ ストリーミングにも関心を持っています。

「問題は追跡だけではありません。追跡と同時に、その時点で遭難している可能性のある航空機からデータを取得することです」と、FLYHT Aerospace Solutions Ltd.のディレクター、リチャード・ヘイデン氏はポピュラーサイエンス誌に語っています。「追跡でできることは、墜落現場の場所を教えてくれるだけです。リアルタイムのデータがあれば、墜落を回避するための建設的な介入の選択肢が生まれます。」

この重要なリアルタイム データを提供するために、FLYHT は AFIRS グローバル通信システムを開発しました。これは、航空機内のほぼどこにでも収まる小さなボックスです。飛行機の飛行中、AFIRS は航空機のさまざまなシステムに接続し、飛行機の方向、燃料測定、速度などの飛行データを Aireon が使用するのと同じ Iridium 衛星群に継続的に送信します。衛星の受信機がこの情報を受信し、地上の管制官に送信します。

AFIRS には飛行データをリアルタイムで常時送信するオプションがありますが、ヘイデン氏は、管制官が最も必要とするときにのみこの情報を送信するように設計されていると指摘しています。こうすることで、地上管制官は、実際には必要のない飛行データの絶え間ない流れに圧倒されることがありません。代わりに、AFIRS は異常とみなされる状況を監視します。そのような状況が発生すると、システムが起動し、最大 5 秒に 1 回という高速でデータのストリーミングを開始します。「航空機から、何が起こっているかについての警告と高解像度の位置とデータを受け取ります」とヘイデン氏は言います。

こうした「異常事態」が発生した場合、地上管制または AFIRS システムは、航空機を危険から救うための解決策を提案できます。AFIRS は、燃料節約という、はるかに無害な問題に対する解決策も提供できます。乗務員による航空機の飛行方法を監視することで、AFIRS は燃料を節約できる代替ルートやその他の操縦を推奨できます。

業界は変化するでしょうか?

NTSBは報告書の勧告にあたりAireonとFLYHTの両社と協議したが、両社の提案は極めて重要な時期に出されたものとなる可能性がある。2月には、航空業界の世界的リーダーたちがモントリオールで国際民間航空機関の会議に出席し、世界中の航空機に関する新しい基準について議論する予定だ。

NTSB が自分たちの考えを納得させるのは難しいかもしれない。なぜなら、この変更は航空業界にとってかなり急進的なものだからだ。報告書が推奨している 1 つのことは、コックピットにビデオ レコーダーを追加することだが、これはパイロットにとってデリケートな問題である。さまざまな航空会社のパイロット組合は、コックピットのビデオ録画はプライバシーの侵害であり、画像が誤解されると主張して反対している。ヘイデン氏もその意見に賛成している。「コックピットのビデオから何がわかるというのか? パイロットが計器で何を見ているかがわかる」とヘイデン氏は言う。「その情報は AFIRS で再現できる」。このような推奨は、変更そのものに対する大きな反発につながる可能性がある。

専門家らはまた、新しいハードウェアを追加するのは安くはないため、コストの制約により航空会社がより高度な追跡技術の導入を遅らせていると推測している。また、世界中の航空機の数は数万機にのぼるため、すべての航空機に新しい基準を制定するのは難しいかもしれない。しかし、NTSBが提案している変更は、長期的にはより費用対効果が高く、広範囲の墜落現場での高額な捜索活動の必要性をなくす可能性がある。

さらに、NTSB は、多くの航空会社がすでに ADS-B システムと AFIRS を使用しているため、この勧告は完全に実現可能だと述べている。「新しい技術革新が登場すると、私たちは常にパフォーマンスに基づく勧告を行います」と NTSB の広報担当者であるピーター・ナッドソン氏は言う。「しかし、多くの民間航空機にはすでにこの技術が搭載されています。」