葛江濤+齊岳峰+吳銘

截至北京時(shí)間2014年3月20日午夜，馬航MH370航班失聯(lián)已超過12天。從中、美、日到事發(fā)地區(qū)的東南亞各國，都動(dòng)用了各種先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行搜尋。

然而，如此巨大的一架民航班機(jī)經(jīng)過這樣長時(shí)間、這么多先進(jìn)設(shè)備的搜救，卻只得到目前讓人匪夷所思又瞠目結(jié)舌的現(xiàn)實(shí)。

面對這樣的情形，甚至有人提出了這樣的問題：它的種種詭異之處，是否已經(jīng)超出了科學(xué)的范圍。

《瞭望東方周刊》就這些問題采訪了包括中國科學(xué)院院士在內(nèi)的多位科學(xué)家，希望在紛亂復(fù)雜的說法中，令讀者了解關(guān)于MH370的一些基本問題。

為何無法與MH370聯(lián)絡(luò)

北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院教授談?wù)怪懈嬖V《瞭望東方周刊》，飛機(jī)上只有兩種通信系統(tǒng)，一種是高頻通信（HF），一種是甚高頻傳送（VHF）。通常情況下，通信以數(shù)據(jù)鏈的形式進(jìn)行傳遞。

高頻通信一般是短波傳送，又稱作語音通信、模擬通信，也叫無線電臺(tái)，它能把信息傳播到更遠(yuǎn)的地方。

另外一種方式叫飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)（ACARS），是最常用的飛機(jī)數(shù)據(jù)通信鏈。這種甚高頻應(yīng)答式通信系統(tǒng)，先把信號變成編碼數(shù)據(jù)，然后再傳送接收處理。這個(gè)過程要經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)、再解碼、再譯碼。

它一般并不發(fā)送到衛(wèi)星上，而是把信息發(fā)送到地面。有了衛(wèi)星以后，又在衛(wèi)星上增加了一個(gè)衛(wèi)星的收發(fā)單元，一般通過INMARSAT系統(tǒng)，即國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)是在地球上空36000公里高度上分布的四五顆衛(wèi)星，沿著赤道平面繞地球飛行，這種商用衛(wèi)星的覆蓋薄弱環(huán)節(jié)是在兩極區(qū)域。

波音公司提供一種連接國際海事衛(wèi)星的服務(wù)，并稱即使飛機(jī)運(yùn)營商不購買這種服務(wù)，飛機(jī)也會(huì)自動(dòng)發(fā)送信號和衛(wèi)星建立聯(lián)系。但在談?wù)怪锌磥?，這是付費(fèi)服務(wù)項(xiàng)目，不是所有的飛機(jī)都有這項(xiàng)功能。波音飛機(jī)在出廠后裝置了向衛(wèi)星發(fā)射信息的設(shè)備，作為一種保障設(shè)備，在一般的國際航班上都會(huì)裝置。在衛(wèi)星覆蓋的范圍內(nèi)都會(huì)接收到飛機(jī)的信號。

對于一架飛機(jī)來說，其實(shí)有三個(gè)常規(guī)系統(tǒng)是比較重要的：除了通信系統(tǒng)，一個(gè)是定位系統(tǒng)，一個(gè)是識別系統(tǒng)。

識別系統(tǒng)與雷達(dá)有關(guān)，又分為一次雷達(dá)、二次雷達(dá)、高頻雷達(dá)。所謂“二次雷達(dá)”主要用于空中管制，管制員從“二次雷達(dá)”上很容易知道飛機(jī)的“二次雷達(dá)”應(yīng)答機(jī)代碼、飛行高度、飛行速度、航向等參數(shù)，使雷達(dá)由監(jiān)視的工具變?yōu)榭罩泄苤频氖侄?。目前公開的信息是，MH370主動(dòng)關(guān)閉了應(yīng)答設(shè)施。

至于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，也會(huì)有相關(guān)的飛行數(shù)據(jù)通過飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)進(jìn)行傳送，這種民用航空通信網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈的傳送。

總體而言，對于飛機(jī)通信中斷，談?wù)怪姓J(rèn)為這種情況比較少見。

他表示，如果飛機(jī)失去聯(lián)系，一個(gè)原因是關(guān)掉通信設(shè)備或設(shè)備出現(xiàn)故障，另外就可能是掉進(jìn)海洋了，“無線電波一般不能入水，在海水里很難接收到聲吶系統(tǒng)外的信號”。

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所研究員童慶禧則告訴《瞭望東方周刊》，雖然MH370的信號一直到失聯(lián)當(dāng)天早8點(diǎn)才消失，但是這個(gè)信號不是飛機(jī)傳到地面上的，而是飛機(jī)的信號發(fā)射到通信衛(wèi)星上的，通信衛(wèi)星收到這個(gè)信號，由于不是事先合作的聯(lián)系，通信衛(wèi)星就不會(huì)及時(shí)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給有關(guān)方面處理。

“對衛(wèi)星來說，你不是我的用戶，我就不會(huì)管你的信號，但是在最后調(diào)查的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)信號，直到8點(diǎn)多才消失?！蓖瘧c禧說。

地面雷達(dá)還能看見MH370嗎

談?wù)怪姓f，其實(shí)事發(fā)地區(qū)國家相關(guān)系統(tǒng)都比較完善，“而且這個(gè)系統(tǒng)可以記錄，雖然有時(shí)雷達(dá)不一定記錄，但現(xiàn)在一般都會(huì)儲(chǔ)存這些資料，所以把這些儲(chǔ)存資料都拿出來以后，這個(gè)東西就比較容易解決。因?yàn)槲蚁?，在周圍，尤其是在馬六甲海峽區(qū)域，人們對這里都很注意，各自的雷達(dá)都會(huì)在工作，所以把這些東西綜合一下，會(huì)比較容易的。”

飛機(jī)要避開軍用雷達(dá)的監(jiān)測，就要低空飛行，這對大飛機(jī)來說耗油就會(huì)增大，同時(shí)，還會(huì)有很大的空氣阻力。讓談?wù)怪幸苫蟮氖?，MH370的飛行航線與距離為何一直不能確定。

當(dāng)然，雷達(dá)要想看到飛行中的飛機(jī)，第一是飛機(jī)要在空中，第二是不能到雷達(dá)的盲區(qū)里面去。

北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院研究員吳偉仁告訴《瞭望東方周刊》，如果航線密集，雷達(dá)會(huì)覆蓋一部分地區(qū)，意味著精度更可靠，被過濾掉的信息更少。不過，如果飛機(jī)離開了航線，“那就不知道了?！?/p>

通常來講，飛行器飛經(jīng)陸地上空，地面雷達(dá)都會(huì)很好辨別。但如果航線范圍包括海上特別是在大洋上，雷達(dá)的功效就會(huì)差一些，“海上作用有限。”吳偉仁說。

作用有限的緣故是，需要在海島上設(shè)置雷達(dá)，這些雷達(dá)將與設(shè)置在海岸線上的雷達(dá)一起構(gòu)成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)控和指揮飛行器。但是緣于空間地理?xiàng)l件的限制，海上雷達(dá)的布設(shè)不會(huì)像地面雷達(dá)那樣便利。

北京航空航天大學(xué)電子工程學(xué)院教授黃智剛告訴《瞭望東方周刊》，一般雷達(dá)作用區(qū)是三五百公里，每個(gè)雷達(dá)有作用范圍，還受到高山等自然環(huán)境影響。因此，每個(gè)國家都要根據(jù)國土面積、海岸線等情況部署雷達(dá)。

事實(shí)上，在浩瀚的大洋上用地面雷達(dá)監(jiān)測飛機(jī)，是一件難度極其巨大的事情。

如果按馬方提出的一條路線推測，雷達(dá)監(jiān)控的難度幾乎顯而易見---南印度洋和南極洲北部海域是世界上雷達(dá)覆蓋最少的區(qū)域之一。

重新梳理：如果MH370還在馬六甲及中南半島區(qū)域，應(yīng)該比較容易被地面雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。通常情況下，部署在沿岸和島嶼上的軍用雷達(dá)可以達(dá)到數(shù)百公里的探測范圍。即使懷疑的中南半島西部安達(dá)曼海、以及印度洋沿岸，都處在這樣的監(jiān)控之下。

但是，如果在8日早晨最后失去MH370信號后，它繼續(xù)向南、向西飛入廣闊的印度洋，或者中間在某地加油繼續(xù)飛行，就極其難以被地面雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。

相比之下，如果MH370飛向南亞次大陸就比較容易偵測。不過，從軍事角度講，假如MH370跟在一架大型客機(jī)后飛入這些空域，就難以被發(fā)現(xiàn)。endprint

現(xiàn)在，已經(jīng)可以證實(shí)，如果按照MH370關(guān)閉應(yīng)答裝置后的航線，有一架新航的波音777也在相同位置和時(shí)間飛行，這使MH370能夠貼近印度或巴基斯坦領(lǐng)空的可能?？傊?，如果MH370最終飛到阿富汗或中亞地區(qū)，這就是從地面雷達(dá)角度的唯一解釋。

但說到底，已經(jīng)發(fā)生的、在東南亞非常繁忙的空域讓一架飛機(jī)徹底失蹤，是難以想象的。

衛(wèi)星能找到MH370嗎

童慶禧告訴本刊，作為最常見的衛(wèi)星觀測手段，遙感“除了相機(jī)的圖片外，夜間可以用紅外線探測的方式成像。另外還有安裝雷達(dá)的衛(wèi)星，可以通過雷達(dá)的方式進(jìn)行遙感。這種雷達(dá)不是地面的雷達(dá)?！彼诘闹袊茖W(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所參與了MH370搜尋的相關(guān)工作。

衛(wèi)星遙感簡單地理解，就是一顆衛(wèi)星在經(jīng)過相關(guān)區(qū)域時(shí)，對該區(qū)域進(jìn)行拍攝和探測，并獲得一定分辨率的圖像和數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔?，通過對圖像和數(shù)據(jù)的分析，獲得分析結(jié)果并進(jìn)行應(yīng)用。

在大氣中受到云層、霧氣等影響時(shí)，會(huì)影響可見光線的傳播，但紅外線以及雷達(dá)遙感可以不受這些障礙的干擾，“所以，這次我們國家動(dòng)員多顆衛(wèi)星對失聯(lián)航班進(jìn)行搜索，通過遙感的手段，加上地面船舶、飛機(jī)等綜合手段進(jìn)行分析和搜救?！?/p>

“通過遙感，我們發(fā)現(xiàn)了海面上的油污帶，還有漂浮物等。但我個(gè)人認(rèn)為，衛(wèi)星遙感并沒有在這次搜救馬航的實(shí)踐中發(fā)揮更大的作用，因?yàn)檫€沒有通過遙感提供失聯(lián)航班的任何證據(jù)。當(dāng)然，包括衛(wèi)星和遙感工作人員，都做出了很多努力，到現(xiàn)在大家仍然沒有放棄，在不同的地方，包括泰國灣到馬六甲海峽一直在持續(xù)地搜索。但目前的問題并非是衛(wèi)星遙感所能解決的，因?yàn)檫b感的范圍畢竟有限，也不可能把整個(gè)地球都用那么高的分辨率給呈現(xiàn)出來?！?/p>

對于遙感圖像，最優(yōu)手段仍然是人工判斷，通過有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員肉眼判斷，再用計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理，比如增加反差、增強(qiáng)信息，然后匹配位置，“現(xiàn)在計(jì)算機(jī)也可以分析了，但是還是人工判斷優(yōu)先，在這個(gè)基礎(chǔ)上，再加上計(jì)算機(jī)的分析?！彼f，現(xiàn)在很少采取洗出照片的辦法，因?yàn)樾l(wèi)星地面站都會(huì)有大屏幕，將圖片更大地呈現(xiàn)出來。

通過衛(wèi)星搜索航班有明顯優(yōu)勢。因?yàn)樾l(wèi)星雷達(dá)信號一旦碰到金屬物體，就會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的反射，將結(jié)果呈現(xiàn)在雷達(dá)影像上，就是一個(gè)非常亮的物體的形象，“如果沒有這些金屬物體，比如只有海面，就是相對黑的一片，連海浪也看不出來?！蓖瘧c禧說。

“當(dāng)然，跟照相機(jī)一樣，衛(wèi)星分辨率越高，圖像越清晰，遙感的范圍就越小。反過來，分辨率越低，遙感的范圍就越大，包括對失聯(lián)客機(jī)的搜索，這是遙感暫時(shí)不能避免的一個(gè)矛盾的地方?！蓖瘧c禧解釋說，現(xiàn)在動(dòng)用不同的衛(wèi)星，有的遙感范圍寬、但是分辨率不是很高，有的分辨率高、但是范圍就變窄了，兩者結(jié)合使用進(jìn)行搜尋。

衛(wèi)星遙感的分辨率一般很難高于幾十厘米，甚至到2米作為分辨率。童慶禧說，這樣的圖像看空中的飛機(jī)等，信息已經(jīng)足夠了。這種分辨率的衛(wèi)星，遙感覆蓋寬度可以達(dá)到三四十公里。

當(dāng)然，也可能會(huì)用到16米左右的分辨率，這樣衛(wèi)星的覆蓋寬度就可以達(dá)到幾百公里，搜索起來相對方便。如果在這個(gè)分辨率的遙感圖像中發(fā)現(xiàn)可疑物，可以在這個(gè)區(qū)域進(jìn)一步用更高分辨率的遙感圖像作進(jìn)一步的分析。

他強(qiáng)調(diào)說，“我認(rèn)為關(guān)鍵的問題不在遙感，而是在于馬航的失聯(lián)飛機(jī)撲朔迷離。馬方提供的信息根本不能判斷飛機(jī)到了什么區(qū)域。泰國灣就幾十萬平方公里，但是過了馬六甲到印度洋后，有幾百萬平方公里的海洋。想在這個(gè)區(qū)域搜索，如果仍然沒有明確的方向，難度可想而知。如果說客機(jī)在空中解體，海面上一定有散落物，通過衛(wèi)星遙感一定可以看到，但是現(xiàn)在我們沒有看到。”

對于MH370，目前需要更多的真實(shí)信息，“比如不明飛行物的信息開始就一直沒有說，直到后來才被確認(rèn)?！蓖瘧c禧認(rèn)為，本次搜救在溝通方面存在不少問題，而這些問題導(dǎo)致的結(jié)果，就是不足以判斷到底應(yīng)該從什么方向去搜尋失聯(lián)客機(jī)?！叭绻覀?nèi)匀辉谔﹪鵀硨ふ?，但飛機(jī)早就飛走了，我們即使再努力也找不到它?！彼硎荆F(xiàn)在重要的問題并不是技術(shù)本身和搜救能力，而是搜尋的方向到底對不對。

衛(wèi)星能搜尋水下目標(biāo)嗎

童慶禧說，衛(wèi)星雷達(dá)同樣無法穿透海水，看不見海底的東西，只能探測漂浮在海面上的物體，“而一旦在海平面上發(fā)現(xiàn)蛛絲馬跡，就可以通過水面船舶的聲吶系統(tǒng)去探測海底的具體情況。”

但是，“聲吶只能看底下的東西，范圍只有幾百米、幾公里。發(fā)現(xiàn)疑似物再用聲吶去找，才是最合理的辦法。聲吶其實(shí)也屬于遙感范圍，但遙感通常還是指衛(wèi)星遙感?！彼f。

中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所研究員宮鵬告訴本刊，在衛(wèi)星這一高度，目前探測的信號主要是電磁波，也有探測重力異常的，但是這類數(shù)據(jù)分辨率在200公里的尺度，對一架飛機(jī)不敏感。因?yàn)樗骁R面反射干擾大，水對電磁波吸收強(qiáng)等因素，使得電磁波信號難以探測到目標(biāo)，因此電磁波在水中傳播沒有優(yōu)勢。如果飛機(jī)處在水面以下一定的深度，就很難通過電磁波信號探測到。他也認(rèn)為，探測水下目標(biāo)的理想傳感器是聲吶，通過聲波進(jìn)行傳感。

據(jù)宮鵬介紹，一般一張衛(wèi)星影像的大致尺寸為幾百兆，現(xiàn)在各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)都可以處理這類影像。方式是接收到數(shù)據(jù)之后，對成像過程中的幾何形變、輻射偏差做消除處理，然后可以在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行顯示，通過人工檢測去尋找特定目標(biāo)?，F(xiàn)在也可以用計(jì)算機(jī)自動(dòng)探測，稱為目標(biāo)識別。

而海面的油污帶則可以通過其在特殊光波中的特點(diǎn)進(jìn)行判斷識別，但是，“由于油污會(huì)隨風(fēng)漂移，所以見到油污未必飛機(jī)就在其下方，這還需要對海水的流動(dòng)過程和過去一定時(shí)間的情況有所了解?！睂m鵬說。

綜合多位科學(xué)家的意見，根據(jù)目前公開信息，也是可以劃定MH370的大致范圍的。

3月8日8時(shí)11分，印度洋上空的一顆地球同步靜止衛(wèi)星與MH370進(jìn)行了聯(lián)絡(luò)。通過計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，可以確定當(dāng)時(shí)航班與衛(wèi)星的距離。這就像以衛(wèi)星為圓規(guī)的固定端，用一個(gè)距離畫出一個(gè)圓形。MH370當(dāng)時(shí)就在這個(gè)圈上的某一點(diǎn)。

由于可以通過飛機(jī)燃油量以及馬來西亞軍用雷達(dá)探測的飛行速度計(jì)算MH370的油耗，因此，可以具體在這個(gè)圓圈上劃定它所能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離。

在剩下的弧線中，相當(dāng)一部分處于緬甸等國家的雷達(dá)探測范圍。由于各個(gè)相關(guān)國家都已經(jīng)聲明沒有MH370的雷達(dá)信號，因此剩下的圓弧也是斷續(xù)的。

如果不考慮一些其他因素：在某個(gè)小島起降加油或有其他加油辦法、始終超低空躲避雷達(dá)探測，MH370在3月8日8時(shí)11分就處于這個(gè)斷續(xù)弧線的某一個(gè)點(diǎn)。這就是說，搜尋可以以弧線為中軸，兩側(cè)展開。endprint