率先使用GPS系統 改變航空界的斐濟

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Image caption 太平洋島國斐濟對人類航空事業進入21世紀起到了帶頭引領的作用(Credit: Getty Images)

由悉尼飛往南太平洋島國斐濟,凖備降落在楠迪國際機場(Nadi International Airport)之時,眼前的景色十分壯觀。在幾千公里的航程中,無際的汪洋大海,看到的除了海水,還是海水,現在有了一排堡礁映入眼簾,巨浪正拍打著礁石。接著,遠處的火山島闖入視線,重巒疊嶂,有的鬱鬱葱葱,有的山石嶙峋。再往前,斐濟最大的島嶼維提島(Viti Levu)若隱若現,地幅廣闊,即使從空中俯瞰,也無法一覽全貌。地處偏遠,又浩瀚無垠,這便是我對這個南太平洋島國的第一印象。

斐濟風光本已美得令人難忘。而且斐濟對人類航空事業步入21世紀也起到了帶頭引領的作用,這使得斐濟之美更勝一籌。全球衛星定位系統,也就是我們常說的GPS,是斐濟這個島國的領空率先投入使用,以此作為飛行導航。此舉徹底改變了人類從世界的一端到達遙遠另一端的旅程方式。

GPS是20世紀70年代美國三軍聯合研製的衛星導航定位系統,主要目的是為陸、海、空三大領域提供更全面的導航服務。當時,飛行員主要依靠雷達和視覺輔助技術來進行導航。自20世紀40年代起,飛行員以地面固定目標為參考地物,在航路上接收無線電導航信號,或採用基於單個點地標被動觀測的技術。這套系統並不理想。例如,斐濟擁有廣闊的領空,只有五座指揮塔裝設無線電設備,這意味著在80%的領空內,飛行員無法依靠雷達來進行導航。

飛行員在汪洋大海上空執行任務時,情況最麻煩。海上沒有任何無線電信號,飛行員採用航位推算法,這種方法是指在已知當下時刻位置的情況下,推算下一時刻的位置;還有天文導航法,飛行員通過觀測太陽、月球和行星等天體的位置,記錄其高度和方位,以此來確定航線。直到20世紀下葉,在越洋航線上,機組人員中往往有一名所謂的飛機領航員,以減輕飛行員在導航方面的很大負擔。

GPS的原理是三角測量法,只需最少三顆衛星即可確定地球上的一個位置坐標,借助這項技術,人們可以對飛行器所處的位置進行全天候實時監測。第一顆GPS衛星於1978年發射,組網計劃正式啟動,該計劃歷時15年,整個系統由24顆工作衛星組成。

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Image caption 直到20世紀末,機組人員中往往有一名飛機領航員,負責確定飛機的航向,保證航行安全(Credit: Museum of Flight Foundation/Getty Images)

起初,美國國防部考慮對民用GPS採取收費制。1983年,一架大韓航空的客機偏離航道,飛入了前蘇聯的領空(當時蘇聯空域對外是禁區),因而被擊落。於是,里根總統宣佈,GPS對民用開放,不收取費用,希望今後能夠避免此類事故發生。這項決定為企業研製民用導航設備鋪平了道路。

到1990年底,美國已經成功發射16顆GPS衛星,運行能力良好,此導航系統已經能夠滿足全世界多領域的需要。如今,大眾可以從Trimble導航公司等處購買商用GPS接收機。海灣戰爭中,GPS系統有效地幫助了美國的軍事行動。民航客貨機的飛行員也私下在機上使用GPS接收機。GPS的潛力正在顯現。但在更廣泛的民航導航方面,必須在可控環境中先做試驗才可以廣泛推廣。

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Image caption 在廣闊的海域上空飛行時,比如散落在南太平洋上大大小小的島嶼上空,飛機領航員常常採用航位推算法(Credit: Getty Images)

這時候,斐濟登場了。隨著旅遊業不斷發展,離境和入境的班次也隨之增加,斐濟急於改善其飛行導航系統。斐濟民航局前首席執行官Norman Yee在其回憶錄《乘風翱翔》(Catching the Wind)中提及往事,當時,有一位來自新西蘭的機場操作員調到斐濟工作,名叫斯諾(Jack Snow),他對新一代的GPS應用技術十分著迷。據估計,人們給一個機場裝設一處雷達定位系統所花的錢,可為斐濟所有國內班機配備一台GPS接收機。

斐濟具備有利條件可在飛機導航方面走在世界前列。斐濟雖然是小國,但國內航空業十分發達,擁有19個小型民用機場,外加7個私人空港。斐濟由300多個島嶼組成,分佈在超過50萬平方公里的海域上,因此可在一國的領空內,測試GPS導航系統在陸地、海上、高山上空飛行,和熱帶氣候飛行等多種模式,以及長途航線的定位效果。

斐濟與美國聯邦航空管理局取得聯繫,主動提出願做其衛星導航系統的試驗田。美國聯邦航空管理局同意出資為斐濟航空業的導航設備提檔升級,為其提供專業產品和技術支持以換取試驗所獲得的資料。設備安裝起碼要花一年以上,除此之外,還要為斐濟航空業制定新航道,編寫手冊,培訓飛行員和機組人員。

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Image caption 斐濟國內航空業十分發達,因此具備率先應用GPS導航技術的有利條件(Credit: Sarah Stodola)

當斐濟航空業的GPS導航系統安裝就緒之時,塔巴凱科羅(Ilaitia Tabakaucoro)是楠迪機場的空中交通管制員。我此次來到斐濟,在楠迪機場見到了塔巴凱科羅。斐濟民航局的總部就設在這個機場,辦公大樓在空中交通控制塔的旁邊,或許這個機場控制塔就是全球最先使用GPS調度管制民航機的起降。

塔巴凱科羅回憶首次使用GPS飛行的往事,那次他和兩位飛行員同事從楠迪機場飛往斐濟東北方向的一座小島。GPS導航設備不久前剛剛裝好,但大家還沒用過。起飛後,飛機沿著維提島的北岸航行,一直飛到拉奇拉奇鎮,這是一處地標,從此處轉向西行,飛到太平洋上空。他們期望能看見目的地的小島。但當時天氣候反常,風力強勁,飛機順著風勢,往偏北的方向飛去,偏離了預定航線。很明顯,飛機在空中迷失了方向。這時候,塔巴凱科羅想起機上配有GPS接收機,立刻啟用。不出幾分鐘,飛機重新回到航線上。這次事件讓慣於傳統飛行定位方式的機組人員見識到了GPS的強大之處。

1993年12月,第24顆衛星,也即是GPS定位的最後一個衛星發射升空,GPS完成衛星組網。然後在1994年4月,斐濟正式成為第一個運用全球定位系統進行飛機導航的國家。GPS對這個島國的航空業的幫助立竿見影。Yee告訴我:"我們取得了很大的成就,對此感到很激動。這使我國的航空業達到了大國的水平。" 這對蓬勃發展的斐濟旅遊業也有進一步的帶動作用。

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Image caption 斐濟正式成為世界上第一個運用全球衛星定位系統進行飛機導航的國家(Credit: Getty Images)

斐濟的經驗表明,GPS在多種方面推動了航空業的發展,使飛行變得更快、更有效和更安全。在斐濟的國內航線採用GPS導航服務的25年裏,全球各地都陸續開始使用這項技術為飛機導航,常常獲得斐濟在這個新領域的專家團隊直接的技術指導。在這25年已有31顆全球定位系統衛星退役,其中包括第一代GPS定位系統24顆衛星的大部份,其工作由新發射衛星取代。

過去,天氣問題是個麻煩,如今有了GPS,已不成問題。塔巴凱科羅說:「以前,我們碰到惡劣的天氣時,往往會返航,回到始發機場。GPS能保證我們飛抵目的地機場。」即使遭遇暴風雨,能見度很差,也依然如此。

如今,在海域上空進行數小時長途飛行時,飛機可以有很精確的導航信息,而且在任何時段多架飛機的飛行均有安全保障。斐濟民航局的官員告訴我,過去,兩架飛機同向而行,間距應為100英里,如今,國際規定的間距已降到僅為23英里。過去,兩架飛機的起飛時間應相差至少18分鐘,而今,間隔的時間已縮短為10分鐘。此外,如今的飛機不再沿著地標飛行,而是直接飛抵目的地機場,因此飛行時間也有縮短。

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Image caption 如今我們能乘坐更快更安全的飛機,應感謝斐濟立有大功(Credit: Getty Images)

在啟用GPS導航之前,考慮到飛機可能無法降落在目的地機場,因此需要攜帶充足的燃油以備返航。有了GPS,無需做此類凖備,這就可以為飛機減負。1996年,聯合國的一份報告得出結論,燃油效能有所提升,這意味著僅僅三個月內斐濟航空安裝的GPS接收機便賺回了本錢。

對於如今的機場和乘機體驗,儘管我們有諸多抱怨,但也多虧了斐濟這個太平洋島國,我們飛抵目的地已變得更快更安全,想到這一點,或許會讓我們心裏又感寬慰不少。

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