Hogyan működik a mélytengeri repülőgép-keresés

Egy minden mástól eltérő probléma

Amikor egy kereskedelmi repülőgép eltűnik a nyílt óceán felett, a megtalálásának kihívása szinte minden más emberi történelemben végzett kutató-mentő akciót felülmúl. A déli Indiai-óceán – ahol a feltételezések szerint a Malaysia Airlines MH370-es járata 2014 márciusában lezuhant – akár 4000 méteres mélységet is elér, több millió négyzetkilométeren terül el, és a Föld egyik legtávolabbi és legrosszabbul feltérképezett régiója. Több mint egy évtizeddel később a legfejlettebb tengeri robotikát használó csapatok még mindig nem találták meg a fő roncsot, ami jól mutatja, milyen hatalmas feladat ez valójában.

Az első verseny: A fekete doboz jeladó megtalálása

Minden kereskedelmi repülőgép két repülési adatrögzítőt szállít – egy Repülési Adatrögzítőt (FDR) és egy Pilótafülke Hangrögzítőt (CVR), közismert nevén „fekete dobozokat”. Mindegyikhez egy Víz alatti helymeghatározó jeladó (ULB) van rögzítve: egy kis eszköz, amely automatikusan aktiválódik, amikor vízzel érintkezik, és másodpercenként egyszer 37,5 kHz-es ultrahangos impulzust kezd kibocsátani.

A SKYbrary szerint ezek a jeladók akár 6000 méteres mélységben is működnek, és legalább 30 napig tartó jelzésre tervezték őket. A keresőhajók vontatott jelzőkeresőket (TPL-eket) – hidrofon tömböket – húznak a vízben, hogy felfogják a jelet. A bökkenő: körülbelül 2 kilométernél nagyobb mélységben a 37,5 kHz-es jel gyorsan csillapodik, és általában nem érzékelhető a felszínről. A hajóknak közel kell kerülniük – néha 1-2 kilométeren belül –, hogy meghallják.

Ha a jeladót 30 napon belül nem találják meg, vagy ha a keresési terület túl nagy, a csapatoknak lassabb, szisztematikusabb megközelítésre kell váltaniuk: magának a tengerfenéknek a feltérképezésére.

Szonár: Látás fény nélkül

Néhány száz méter alatt a napfény nem hatol be. A roncsok megtalálásához akusztikus képalkotásra van szükség – a hanghullámok használatára, ahogyan a denevérek a visszhangot használják. A mélytengeri keresések során két elsődleges szonár eszközt használnak.

Az oldalra néző szonár legyező alakú hangimpulzusokat bocsát ki a jármű mindkét oldalára, és méri a visszaverődő visszhangok intenzitását. A kemény tárgyak több hangot vernek vissza; a puha üledék elnyeli azt. Az eredmény a tengerfenék szürkeárnyalatos képe, amely szokatlan formákat, anomáliákat és törmelékmezőket tár fel. Ahogy a NOAA Ocean Exploration elmagyarázza, a technika hasonló ahhoz, mintha egy zseblámpát oldalra világítanánk egy felületen – a tárgyak akusztikus „árnyékokat” vetnek, amelyek segítenek az elemzőknek azonosítani őket.

A Szintetikus Apertúrájú Szonár (SAS) egy kifinomultabb módszer. Ahelyett, hogy egyetlen jelzésre támaszkodna, a jármű előrehaladtával több átfedő visszaverődést kombinál, ami sokkal élesebb képeket eredményez, mint a hagyományos oldalra néző szonár. Ez lehetővé teszi kisebb tárgyak észlelését, és a roncsok megkülönböztetését a tengerfenék természetes jellemzőitől.

Autonóm víz alatti járművek: A igáslovak

A hajótestre szerelt hajószonár a felszínről több kilométeres mélységbe küld jeleket, de az eredményül kapott felbontás durva – minden képpont egy futballpálya méretű területet képviselhet. A repülőgép-törmelék azonosításához szükséges részletesség eléréséhez a kutatók Autonóm Víz alatti Járműveket (AUV-ket) vetnek be, amelyek mindössze tíz méterrel a tengerfenék felett működnek, ahol a szonár felbontása drámaian javul.

Az MH370 megújult keresésében a texasi székhelyű tengeri robotikai cég, az Ocean Infinity bevetette Armada flottáját – karcsú, félig autonóm felszíni hajókat, amelyek AUV-k rajait indítják és gyűjtik be a hajótestben lévő holdmedencéken keresztül. A Scientific American szerint ezek az AUV-k akár négy napot is eltölthetnek víz alatt, feltérképezve a tengerfeneket közel 6000 méteres mélységben többnyalábos szonárral, üledék alatti profilozókkal, hogy az üledék alá lássanak, és magnetométerekkel a fémes roncsok észlelésére. Az, hogy egyszerre több AUV-t is tudnak futtatni, drámaian megnöveli a lefedettségi arányt a korábbi, egyjárműves küldetésekhez képest.

Miért győz az óceán – egyelőre

Még a legmodernebb technológiával is a mélytengeri keresések kemény fizikai korlátokba ütköznek. A déli Indiai-óceán hatalmas: az Ocean Infinity 2018 óta körülbelül 140 000 négyzetkilométert fedett le, és még nem találta meg az MH370 fő törmelékmezőjét, az NPR szerint. Minden keresési kampány egy műholdas kommunikációs adatokból származó, legjobb becslésen alapuló becsapódási helytől függ – ami egy pontatlan tudomány. A becsült repülési útvonalban lévő kis hiba a tengerfenéken több száz kilométeres eltérést eredményezhet.

A mélytengeri áramlatok idővel szétszórják a törmeléket, és a vastag tengeri üledékrétegek teljesen betemethetik a roncsokat – ami még a legjobb szonárképeket is kétértelművé teszi. Maga az adatelemzés is munkaigényes: a PBS NewsHour jelentése szerint az elemzőknek több ezer szonárképet kell átvizsgálniuk anomáliák után, egy olyan folyamatot, amelyet egyre inkább segít a gépi tanulás, de még messze van az automatizálástól.

Egy átalakuló terület

Az MH370 utáni hosszú hajtóvadászat felgyorsította az innovációt a tengeri keresési technológiában. Az AUV-k ma már gyorsabbak, mélyebbre merülnek, és gazdagabb szenzorterhelést hordoznak, mint valaha. A MIT kutatói olyan felszíni járműszonár-tömböket fejlesztenek, amelyek hatalmas területeket tudnának feltérképezni anélkül, hogy víz alatti robotokat kellene bevetni. A tragédia, bár megoldatlan, a mélytengert valamivel kevésbé tette ismeretlenné – és a következő keresést egy kicsit valószínűbbé teszi a sikerre.