Matematyka kryminalistyczna kryjąca się za desperackim poszukiwaniem samolotu Malaysia Airlines

17 stycznia rządy Malezji, Chin i Australii zgodziły się zawiesić poszukiwania Malaysia Airlines MH-370, samolotu Boeing 777-200ER, który zniknął w tajemniczych okolicznościach w marcu 2014 roku.

Samolot odbywał regularny lot z Kuala Lumpur do Pekinu, kiedy zniknął z ekranów radarów kontrolerów ruchu lotniczego. Radar wojskowy nadal śledził samolot, który zboczył z zaplanowanej trasy i ostatecznie poleciał na południe, w końcu znalazł się poza zasięgiem radaru. Samolot nigdy nie był widziany ani słyszany, a 242 osoby na pokładzie są uważane za martwe.

Samolot nigdy nie został odnaleziony, ponieważ nikt nie wie, gdzie wylądował lub się rozbił. Najlepiej przypuszczać, że poleciała na południe przez siedem godzin, a następnie zniknęła na Oceanie Indyjskim, około 1800 kilometrów na południowy zachód od Perth w Australii. Ale szeroko zakrojone poszukiwania powierzchni i dna morskiego w tym rejonie niczego nie znalazły.

Wszystko to rodzi ważne pytanie: czy władze szukały we właściwym miejscu?

Dzisiaj Ian Holland z Australian Defense Science and Technology Group publikuje niektóre z rozumowań, które zdefiniowały obszar poszukiwań. Holland był ważnym członkiem zespołu, który przeanalizował dane dotyczące lotu. W szczególności skupił się na ostatnich znanych sygnałach wysyłanych z samolotu do orbitującego satelity komunikacyjnego Inmarsat. Wobec braku innych informacji z samolotu, śledczy wykorzystali te sygnały do ​​określenia obszaru poszukiwań — ale czy jest jeszcze coś, co można wydobyć z tych danych?

Najpierw trochę tła. MH370 został wyposażony w jednostkę danych satelitarnych zdolną do przekazywania rozmów głosowych i rutynowych transmisji danych. Wysłała swoje informacje za pośrednictwem satelity Inmarsat, który jest geostacjonarny nad Oceanem Indyjskim. Chociaż samolot nie nadawał komunikacji głosowej, jednostka danych satelitarnych nadal działała, potwierdzając dwa połączenia telefoniczne z ziemi, które nie zostały odebrane, i wykonując kilka rutynowych transmisji, takich jak elektroniczne uściski dłoni i tym podobne.

Na pierwszy rzut oka trudno sobie wyobrazić, jak te krótkie transmisje danych mogą dostarczyć jakichkolwiek informacji o położeniu samolotu. Ale Holland i jego koledzy wykorzystali je do zebrania niezwykłej ilości informacji.

Protokół komunikacyjny wymaga, aby stacja naziemna nawiązała kontakt z jednostką danych satelitarnych samolotu w określonym czasie i częstotliwości, niezależnie od tego, gdzie samolot znajduje się na planecie. Jednak podróż sygnału z ziemi do samolotu i z powrotem zajmuje trochę czasu. Ten czas, znany jako przesunięcie czasu impulsu, jest określony przez odległość, jaką sygnał musi przebyć.

Ta odległość jest łatwa do obliczenia. Definiuje okrąg wyśrodkowany na pozycji na ziemi bezpośrednio pod satelitą. Jednak obliczenia nie wskazują, gdzie na tym okręgu może znajdować się samolot, a badacze musieli użyć innych wskazówek, aby zawęzić tę pozycję.

W sumie MH370 wysłał siedem sygnałów ze swojej jednostki danych satelitarnych, z których każdy wyznacza nieco inny okrąg. Wysłał swój ostateczny sygnał o godzinie 0019 UTC 8 marca 2014 r., inicjując żądanie logowania zaledwie osiem sekund wcześniej.

To ważna wskazówka. Żądania logowania występują tylko wtedy, gdy jednostka danych satelitarnych zostanie ponownie uruchomiona po pewnym rodzaju wyłączenia. Śledczy założyli, że to wyłączenie nastąpiło, gdy samolotowi skończyło się paliwo, a SDU uruchomiono ponownie, korzystając z zasilania z urządzenia zwanego turbiną powietrzną, która jest uruchamiana w sytuacji awaryjnej w celu generowania energii.

Jeśli to prawda, ostatnia transmisja musiała mieć miejsce pod koniec lotu. Ale jak blisko? Czy MH370 mógł przelecieć wiele dziesiątek lub setek kilometrów, zanim uderzył w ocean? Jeśli tak, to znacznie zwiększa to potencjalny obszar wyszukiwania.

Holland twierdzi, że on i jego koledzy są w stanie zawęzić ten obszar za pomocą innej linii badań matematycznych. Satelitarna jednostka danych nadaje na określonej częstotliwości, ale prędkość samolotu w kierunku satelity lub od niego wprowadza przesunięcie Dopplera, które zmienia tę częstotliwość. Jest to znane jako przesunięcie częstotliwości serii.

Więc teoretycznie możliwe jest, że ta zmiana częstotliwości może wskazywać kierunek lotu w tej chwili. W praktyce takie obliczenia są trudne do wykonania i znacznie trudniejsze niż obliczanie odległości. Dzisiejszy artykuł Hollanda w dużej mierze dotyczy tych obliczeń. Przesunięcie częstotliwości serii jest bardziej złożonym pomiarem, który jest ogólnie mniej dobrze rozumiany, mówi.

Obliczenia są trudne ze względu na liczbę zmiennych, które mogą wpływać na częstotliwość. Ruch samolotu to tylko jeden z nich. Ruch satelity odgrywa pewną rolę, tworząc przesunięcie Dopplera związane z łączem w górę i w dół między satelitą a stacją naziemną.

Stacja naziemna próbuje również skompensować wszelkie przesunięcia Dopplera poprzez zmianę częstotliwości. A oscylatory w nadajnikach satelitarnych i lotniczych nie są doskonałe. Różnią się one, powodując zmiany w częstotliwości nadawania.

Holland i spółka próbowali zrozumieć wszystkie te źródła zmian częstotliwości, analizując transmisje z MH370 podczas 20 poprzednich lotów w tygodniu poprzedzającym jego utratę.

Holland pokazuje dalej, że jeśli samolot leciał poziomo, gdy dzwoniono do samolotu z ziemi wkrótce po utracie kontaktu, to przesunięcie częstotliwości wybuchu sugeruje, że musiał lecieć na południe. To jest ważne.

Pokazuje również, że Doppler przesuwa ostatnie dwie transmisje z jednostki danych satelitarnych samolotu, co sugeruje, że gwałtownie schodził w dół. Stwierdzono, że przyspieszenie w dół w ciągu 8 sekund między tymi dwoma komunikatami wynosi około 0,68 g, mówi Holland. Jest to zgodne z tym, że samolot jest poza kontrolą i bez paliwa.

Ma to ważne implikacje dla obszaru poszukiwań. Jeśli samolot schodził w niekontrolowany sposób, nie mógł lecieć daleko po ostatniej transmisji z jednostki danych satelitarnych. A to oznacza, że ​​samolot musi leżeć gdzieś w pobliżu łuku obliczonego na podstawie danych przesunięcia synchronizacji impulsów. Sugeruje to, że 9M-MRO powinno leżeć stosunkowo blisko 7. łuku BTO, podsumowuje Holland. Ale dokładnie, gdzie na tym łuku nie jest jasne.

To interesująca praca, którą Holland otwiera teraz na zewnętrzną kontrolę. Wyraźnie przedstawia wiele założeń, które on i jego koledzy musieli poczynić, aby dojść do ich wniosku. Ważnym pytaniem dla społeczności jest to, czy wszystkie te założenia są uzasadnione i czy Holland i jego zespół coś przeoczyli.

W międzyczasie rodziny ofiar prowadzą własne poszukiwania wraku związanego z samolotem. Dopóki nie pojawią się nowe dowody, poszukiwania MH370 pozostaną zawieszone.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1702.02432 : Wykorzystanie przesunięć częstotliwości serii w poszukiwaniu MH370

ukryć