Το ADS-B και το σύστημα εναέριας κυκλοφορίας NextGen

Καθώς το εθνικό σύστημα εναέριου χώρου εξελίσσεται, η FAA θα χρησιμοποιεί πολλές νέες τεχνολογίες. Ένα από τα πρωταρχικά συστήματα που υλοποιείται στο πλαίσιο του προγράμματος NextGen της FAA είναι το ADS-B, το οποίο αντιπροσωπεύει τη λειτουργία αυτόματης εξ αποστάσεως επιτήρησης. Σε μια προσπάθεια εξορθολογισμού των λειτουργιών, η FAA εφαρμόζει το ADS-B ως την κύρια πηγή πλοήγησης για όλα τα αεροσκάφη στο πλαίσιο του εθνικού συστήματος εναέριου χώρου. Ενώ το ADS-B λειτουργεί ήδη στις περισσότερες από τις Ηνωμένες Πολιτείες, εξακολουθούν να υπάρχουν ερωτήσεις σχετικά με τους κινδύνους και το κόστος που συνεπάγεται.

Ο ρόλος του ADS-B

Στο προσεχές μέλλον, η αεροπορική βιομηχανία θα κληθεί να αποδεχθεί την ιδέα της ελεύθερης πτήσης, μιας μεθόδου μείωσης της κυκλοφοριακής συμφόρησης μέσω της χρήσης του ADS-B. Το σύστημα ADS-B μειώνει επίσης το φόρτο εργασίας του χειριστή και του ελεγκτή και παρέχει πιο άμεση δρομολόγηση για τα αεροσκάφη, εξοικονομώντας χρήματα και χρόνο σε όλο το σκάφος.

Για χρόνια, το σύστημα ελέγχου της εναέριας κυκλοφορίας στις Ηνωμένες Πολιτείες υπέφερε από ανεπάρκειες. Το σύστημα εξακολουθεί να παρατηρεί αύξηση της καταναλωτικής ζήτησης καθώς και καθυστερήσεις.

Σε μια έκθεση του 2009, η FAA δήλωσε: "Χωρίς το NextGen θα υπάρξει ένα gridlock στον ουρανό. Μέχρι το 2022, η FAA εκτιμά ότι η αποτυχία αυτή θα κοστίσει στην αμερικανική οικονομία 22 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως σε χαμένη οικονομική δραστηριότητα. Αυτός ο αριθμός αυξάνεται σε περισσότερα από 40 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2033 εάν δεν μετασχηματιστεί το σύστημα αεροπορικών μεταφορών."

Ο ρόλος του συστήματος ADS-B είναι μεγάλος. Το σύστημα χρησιμοποιεί επιτόπια και επίγεια παρακολούθηση GPS υψηλής επίδοσης για την παροχή ελεγκτών και πιλότων με ακριβή δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Αυτά τα δεδομένα, ακριβέστερα από τα ίδια τα ραντάρ, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν τον διαχωρισμό μεταξύ των αεροσκαφών, να αυξήσουν την ασφάλεια και να παράσχουν πιο άμεσες διαδρομές για τα αεροπλάνα. Επιπλέον, θα παρέχονται στο θάλαμο διακυβέρνησης λειτουργίες κυκλοφορίας και καιρού σε πραγματικό χρόνο, σε ορισμένες περιπτώσεις χωρίς κόστος για τον χειριστή.

Το ADS-B χρησιμοποιεί έναν πομποδέκτη με βάση το αεροσκάφος (Mode S), το παγκόσμιο δορυφορικό σύστημα πλοήγησης (GNSS) και σταθμούς εδάφους για τον προσδιορισμό του υψομέτρου, της ταχύτητας και της τροχιάς για τα αεροσκάφη. Οι πληροφορίες στη συνέχεια μεταδίδονται από αεροσκάφος σε αεροσκάφος και από αεροσκάφος έως ελεγκτή ή σταθμό εδάφους, μαζί με οποιαδήποτε άλλα συμμετέχοντα μέρη.

Κίνδυνοι ασφάλειας

Συνολικά, το σύστημα ADS-B αποτελεί σημαντική βελτίωση για το μέλλον του συστήματος του εναέριου χώρου μας. Αλλά δεν είναι χωρίς κίνδυνο. Δεδομένου ότι το σημερινό σύστημα ραντάρ είναι ένα σύστημα πλοήγησης χωρίς κινδύνους και με ακρίβεια, η μετάβαση σε ένα εντελώς νέο σύστημα δημιουργεί θέματα αξιοπιστίας, κινδύνους ασφάλειας και κόστους. Ποιες είναι οι ερωτήσεις και οι κίνδυνοι και έχουν μετριαστεί σε αποδεκτό επίπεδο;

Ενώ η FAA έχει αποδείξει ότι το τελικό αποτέλεσμα θα είναι ένα σαφώς ασφαλέστερο και αποτελεσματικότερο σύστημα αεροπορικών ταξιδιών και έχουν πραγματοποιήσει έρευνα για να υποστηρίξουν τη στάση τους, θα πρέπει να συνεχίσουν να εξετάζουν και να επανεξετάζουν το πρόγραμμα από ασφάλεια προοπτική. Η εφαρμογή οποιουδήποτε νέου συστήματος είναι πιθανό να φέρει άγνωστα σφάλματα και κινδύνους. Για τους ADS-B, αυτοί οι κίνδυνοι περιλαμβάνουν:

• Εκπαίδευση και ανθρώπινοι παράγοντες
• Αποτυχία GPS
• Ηλεκτρονικές δυσλειτουργίες
• Θέματα ασφάλειας

Αυτά τα ζητήματα δεν έχουν ακόμη επιλυθεί πλήρως, αλλά έχουν εντοπιστεί ως κίνδυνοι και έχουν ληφθεί μέτρα για την όσο το δυνατόν ελαχιστοποίηση του κινδύνου τους. Μια μελέτη του 2000 ολοκλήρωσε μια τυπική ακολουθία προτεραιότητας ασφάλειας συστήματος όσον αφορά το σύστημα στο σύνολό του και διαπίστωσε ότι ο υπολειπόμενος κίνδυνος πρέπει να «ελέγχεται σε αποδεκτό επίπεδο».

Στις αρχές της ανάπτυξης του ADS-B, η ομάδα εργασίας Capstone για την ασφάλεια του συστήματος ιδρύθηκε σε συνεργασία με την FAA για την παροχή της απαραίτητης έρευνας και της προκαταρκτικής ανάλυσης κινδύνου του ADS-B. Οι προσδιορισμένοι κίνδυνοι περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

Ανθρώπινοι παράγοντες

• Σύγχυση και απώλεια της επίγνωσης της κατάστασης
• Ακατάλληλη χρήση αεροηλεκτρονικής
• Πιλοτικά διαδικαστικά σφάλματα
• Θέματα συντονισμού με την ATC
• Απώλεια της επίγνωσης της κατάστασης εξαιτίας του υπερβολικού "κεφαλικού" χρόνου

Κίνδυνοι εδάφους

• Σφάλματα βαθμονόμησης
• Απώλεια επικοινωνίας
• Δυσλειτουργία

Ηλεκτρονική αποτυχία

Σφάλματα GPS

Διαταραχές του καιρού, της κυκλοφορίας και του εδάφους

• Έλλειψη κάλυψης
• Περιορισμένες προβλέψεις
• Περιορισμένοι σταθμοί αναφοράς

Αδυναμίες ασφαλείας

• Σπάσιμο, εμπλοκή και κάλυψη

Ως επί το πλείστον, οι κίνδυνοι αυτοί έχουν ερευνηθεί, αναλυθεί, μετριαστεί και γίνει αποδεκτός. Αλλά ένας από τους μεγαλύτερους κινδύνους που σχετίζονται με το ADS-B παραμένει: Ανθρώπινο σφάλμα. Εάν ο χειριστής δεν κατανοήσει πλήρως τον εξοπλισμό που χρησιμοποιεί, το σύστημα γίνεται επικίνδυνο αντί για όφελος. Μελέτες υποδεικνύουν ότι τα προηγμένα συστήματα αεροηλεκτρονικής απαιτούν την εμπεριστατωμένη κατάρτιση και κατανόηση των φορέων εκμετάλλευσης για ασφαλή χρήση και πολλοί φορείς εκμετάλλευσης δεν θα λάβουν οικειοθελώς την εκπαίδευση που χρειάζονται για την ασφαλή πτήση με το ADS-B.

Και η εντολή ADA-B της FAA για όλα τα αεροσκάφη που θα εξοπλίζονται με ADS-B μέχρι το 2020 θα εντείνει το κόστος και τους κινδύνους που συνδέονται με τα προηγμένα αεροηλεκτρονικά και το ανθρώπινο σφάλμα.

Το έργο Capstone διαπίστωσε ότι η υπερβολική καθυστέρηση κατά τη χρήση του ADS-B θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε συχνή απώλεια της επίγνωσης της κατάστασης και ότι, παρόλο που ένα ατύχημα μπορεί να είναι σπάνιο στην περίπτωση αυτή, το ατύχημα που προκύπτει είναι καταστροφικό. Αυτός είναι ένας συνεχής κίνδυνος που θα εξακολουθήσει να αποτελεί πρόβλημα για τους χρήστες ADS-B καθώς γίνεται μια οικεία προσθήκη στον κόσμο που πετάει. Οι πιλότοι πρέπει να αναλάβουν την ευθύνη για το μετριασμό αυτού του κινδύνου όσο το δυνατόν περισσότερο μέσω κατάρτισης και ευαισθητοποίησης.

Όταν όλα λέγονται και γίνονται, το ADS-B είναι μια ασφαλής, αποτελεσματική προσθήκη στο σύστημα εναέριου χώρου του έθνους. Αλλά, όπως κάθε σύστημα πλοήγησης ή αεροηλεκτρονικής, είναι τόσο εξίσου ασφαλές όσο το χειριστή της.