谁来管理“天行者”
时间：2021-05-11 04:01:34 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
建立城市立体交通的关键问题是：该由谁来保证飞行汽车的安全？光靠视力来指引飞行器是不够的，还需要导航和通信技术来防止它们彼此相撞或撞上建筑物。
如何在上下班高峰期，10分钟之内从北京的天坛到奥体中心？或者从上海的徐家汇到四川北路？不论是的士还是地铁，任何地面的交通方式似乎都不可能完成这个任务。城市的交通效率要有本质的飞跃，空中交通也许是唯一的可能。未来的城市是飞行汽车的城市。未来学家保罗•萨福这样认为，但是，他也清楚地知道，如果在一个城市上空，像蜂群一样飞行着上万辆汽车是巨大的麻烦。一旦发生了连环撞车事故，不但不会有人生还，还会天降横祸到大街上。更不用说有人喝醉了酒，在高楼缝隙间飙车，一不当心就可能在你熟睡时闯进了你房间的窗户。三维的城市交通似乎更自由，速度更快，但是一旦发生事故损失也更惨重，并且会伤及无辜。
那么谁来保证飞行汽车的安全？天空虽然辽阔，光靠视力来指引飞行器还是不够的，需要导航和通信技术来防止它们彼此相撞或撞上建筑物。人类的航空史已经接近百年，一套严谨的空中交通管理的技术系统已经非常成熟，有各种方法来防止碰撞，但是在繁忙的空中交通面前越来越显得局促，难以避免意外的发生。
生死关头听谁的？
2001年1月31下午3时55分，日本中部的骏河湾上空11280米高处，两架客机上的空中防撞系统同时响起了警报：即将相撞，需要采取紧急措施！这两架客机分别是日本航空907号班机，一架波音747客机和日本航空958号班机，一架麦道DC-10-40客机。它们都配备了第二代空中防撞系统（TCAS II）。两架飞机上的TCAS II相互发射无线电信号，通过应答的时间差计算出了互相之间的距离，同时使用方向天线确定了对方的方位。空中防撞系统的电脑计算出，两架飞机将会在1分钟之内相撞。这种事件在飞行中会偶尔发生，虽然看起来天空的高度无边无际，但是适合飞行而且气流平稳的高度是有限的。如果调整失误，两架飞机偶尔会在同一高度层飞行。防撞系统成功地发现了这个失误，似乎又避免了一场空难。它让907号班机上升，同时958号班机下降，以便避开彼此。
但是意外发生了。这时907号班机收到了另一个指令，这是来自东京航空交通管制中心的要求，让它下降以躲避对方。东京交通管制中心是负责管理这一片空域的地面机构，它通过无线电指挥空域上的飞行器，就像空中的交警指挥着天空中的十字路口。空中管制员已经在雷达上发现这两架飞机可能会撞上，于是让907号班机下降躲避。但是年轻的空管员是刚来的实习生，忘了同时让958号班机上升。
面对空管员和防撞器相反的指令，907号的机长没有几秒钟可以犹豫。他迅速决定，遵从交通管制中心的指令。这个决定是致命的，两架飞机同时下降，越来越接近。空管员发现自己犯了错误，但是为时已晚。幸运的是，当时天空的能见度良好，双方的机长都看见了自己正在迎面撞向对方，迅速做出了反应。907号班机快速下降，而958号班机改为上升，两架飞机相隔40米掠过，避免了一场灾难，只有907号班机上未系安全带的100多名乘客，因为飞机急剧变向而受伤。
另一架客机就没有那么幸运。一年半之后，俄罗斯巴什克利安航空2937次航班在德国于柏林根上空和一架快递飞机相撞，71人遇难。防撞系统也不是万能的。虽然国际民航组织很快作出规定，当空管员和防撞系统的指令相矛盾时，优先听从防撞系统的指令，但是这并没有让事故绝迹。2006年9月29日，戈尔航空1907号班机在巴西亚马逊森林上空和一架公务机相撞，155人全部遇难，起因是防撞系统被误操作关闭，而当地的空管员只有1个月工作经验，并且疲于加班。无论如何，这也暴露出今天空中交通系统的漏洞，需要改进它以适应更加复杂和繁忙的航空现状。
未来的空中交通管理
民航的空中交通管制系统有一套严谨的操作规程，在它的调配下，飞机事先申请好航线，在地面的控制指挥下从一个机场飞到另一个机场。这个过程分为3个部分：在机场时飞机按照机场管制的安排，起飞和降落时则由仪表着陆系统引导，而在空中平飞时则由当地的区域管制中心提供管制服务。联络和导航则依靠无线电通信、雷达等电子技术。这一套系统的框架是在1950年代确立的，各种新的通信导航技术只是对它进行修补。
雷达并不能迅速确定飞机的方位，需要经过半分钟以上的时间才能得出精确的位置。管制员必须为这个时间间隔留出较大的安全缓冲区，就和雨天湿滑的公路上需要保持更长的车距一样道理。从1970年代开始兴起了廉价航空，遍布全球的空中客运越来越繁忙，尤其是在机场上空盘旋等候降落的情况越来越多，航班延误让航空公司损失惨重。在大雾或者雷暴这样特别恶劣的天气条件下，或者在航线中特别荒芜、没有雷达引导的地区，飞行的安全还是不能保证。美国联邦航空局的副局长罗伯特•斯特吉尔认为，这样下去，2015年空中交通系统就可能面临崩溃。空中的交通需要重新规划。
天空的容量并不是无限的，需要提高利用效率。到了20世纪末，空中交通管理（ATM）的概念流行起来。不同于过去的空中交通管制（ATC）主要是为了安全考虑而制定规则，空中交通管理要整合通信、导航和监视，最大限度地提高空中的交通容量。
全球定位系统（GPS）等卫星定位技术让精确的导航成为可能，它几乎能没有盲点的覆盖全球。在新一代的空中导航系统中，它和俄罗斯的卫星定位技术LONASS以及地面的导航系统结合在一起，可以指导飞机进行精确的飞行甚至着陆。卫星通信和数据链技术可以让空中的通信不受干扰，而地面监视飞机的雷达和导航系统的信息将在新航行系统中整合起来，避免空中的相撞事件。每一个单独的技术都能修补旧的空中交通系统，但是新的系统将要把它们完全整合起来，彻底改变空中交通的运作方式。
美国将新的空中交通模式叫做“ 下一代空中交通系统”（NextGen）。它要打破过去空中交通中固定航线的模式。飞机的航线更加灵活，因为周围的飞机都能精确定位，并且在电脑的设计下沿着各自的线路相安无事地飞行，可以少走很多弯路。按照下一代空中交通系统的设计，一趟从华盛顿特区到波士顿的航班，可以节省下30%的时间，344升燃油和300千米路程。这套系统已经在阿拉斯加试运营，计划在2025年完成美国的航空体系的全面改造，但是目前还受到资金问题的限制。
欧洲的航空改造计划称为“单一欧洲天空空中管理研究”（SESAR）。欧洲的一体化不仅要在地面上消除国界的限制，在天空中要形成一个更统一的通信导航网。而中国的通信导航监视/空中交通管理（CNS/ATM）系统的试验也已经在新疆等西部航线展开。
个人化的自由飞翔
然而，不论新旧的空中交通系统，离随心所欲飞翔都差得很远。如果你有一辆飞行汽车，每次出行却都要花好长时间向空管员申请航线，岂不是件很麻烦的事情？更何况，如果飞在半路上突然改变主意不去北五环吃饭，改去西面逛公园，也没有办法改变航线。难道就不能对低空、近距离的飞行实施更灵活的管理方式么？
“自由飞行”（Free Flight）的理念，就是要彻底取消空管员。飞行器怎么飞，飞行员自己说了算。这一个概念是国际民用航空组织的未来空中导航系统小组于1991年提出的。自由而安全的飞行，必须要有电脑网络将导航和通信系统结为一个整体，向飞行员呈现可能安全飞行的方向以及最佳线路。这一个改进就像长途电话，由过去的人工拨号转接，改进到现代的自动程控交换机。这是一个根本性的革命。
空中交通系统是一个复杂系统。和所有的复杂系统一样，自主调节的效率总是比集中调节要高。让飞行员根据各自的需求选择最快的线路，就像自由市场中看不见的手，最终也就让整个系统最高效地运转。自由飞行的空中交通管理系统只需要告诉飞行员，哪一些线路是禁止的，哪一些线路可能是最好的。在允许的飞行线路中，飞行员可以自行选择，选择的自由度取决于空中交通是否繁忙。在最空旷的原野上，甚至可以不用仪器的指导完全依靠目视自由飞翔。在最繁忙的空域里，交管系统也会发布一些宏观调整的指令。当然，自由飞行系统还处于构想阶段，它的实现还需要很长时日：除了飞行器上需要统一装备的通讯终端系统，还需要有强大计算能力的计算机和先进的程序算法，来让多个飞行器避让碰撞，免得再发生两架飞机向同一个方向避让的惨剧。这并不是简单的事，要知道就连两个人在小巷子里相遇，也会发生向同一个方向闪避三四次的情况。这样的飞行方式一旦实现，人们就不需要为了班机上的1个小时而在城市街道上堵车2小时，可以直接从家里的阳台起飞，或者在空中实现最快的市内交通。
即使飞行汽车交通在城市里实现了，很长时间之内它也只是地面交通的补充。但是它会渐 .改变 我们城市的结构：高楼之间不仅仅是由道路连接起来，楼顶也可以直接供飞行汽车停靠。那时候呈现在我们面前的，将是一种新的立体城市，也许比电影《第五元素》中的城市更加神奇。
