《科学》分析MH370缘何至今搜寻未果

与其他空难相比，MH370的搜救工作尤为艰巨。因为到目前为止还没有发现碎片，飞行路线也没有弄清楚，而且我们对事故发生海域的海床了解非常有限。

资料来源:KHAM

3月8日清晨，马来西亚航空公司MH370航班失去了与控制中心的联系。从吉隆坡飞往中国北京的夜间航班偏离了航线，最终坠入南印度洋。这一事件已经成为航空史上最神秘的灾难之一。这一事件也让科学家们开始反思:人们对深海搜救的认识与实际需求之间仍有很大差距，现有的机载远程监控技术仍需改进。

4月初，这艘海上搜救船在澳大利亚珀斯西北1700公里处探测到金属噪音，这让搜救人员有望找到黑匣子(记录飞机的飞行数据和通话记录)。然而，救援人员在该地区没有发现任何东西，金属噪音很快就消失了，可能是因为黑匣子里的电池只能维持一个月左右，或者是因为探测到的金属噪音不是来自失踪的飞机。共有29架民用和军用飞机和14艘搜救船只在464万平方公里的海域进行了搜救工作，但迄今为止没有发现任何东西。5月5日，澳大利亚副总理沃伦·特拉斯在新闻发布会上说:“这次搜救是世界上最困难的一次。”

《科学》称，有关部门已经开始为下一次搜救设计计划。这将是历史上规模最大、难度最大的海底搜救任务，并将面临缺乏关键数据的困境。南印度洋的大部分海底都没有测深。此外，科学家对声波在海底的动态传播模式知之甚少。在5月27日发表在《美国地球物理联盟学报》上的一篇文章中，马里兰大学帕克分校卫星测高实验室的地球物理学家沃尔特·史密斯和卡伦·马克斯写道:“人们对行星地形的了解比对海底地形的了解要多得多。”

这一事件还促使航空管理机构设计了一个新的监控方案，以确保飞行中的飞机能够被实时监控，而不是等到灾难发生后再追踪事件。

光波和无线电波技术

光波和无线电波是陆地成像的主要力量，但它们在海洋中的传播距离很短。因此，海底测绘必须依靠声波，如与全球定位系统相连的单波束回声测深技术或多波束测深技术。前者在船只航行时收集数据，而后者收集范围更广的数据。海底测绘也可以基于卫星测高技术——雷达探测技术来测量海平面的波动，这是重力作用的结果。研究人员可以推断出该海域的海底地形是山还是沟。悉尼新南威尔士大学的海洋学家埃里克·范·塞比勒说，多波束测深是探测海底地形的黄金法则，但目前主要应用于沿海地区、远洋航道和富含碳氢化合物的海底沉积区。

史密斯和马克斯在文章中指出，当代回声技术还没有应用到南印度洋的海洋深度测试中，相关测试主要依靠卫星测高技术。文章写道，“人们对这个海域的大部分海底地形一无所知”。在这个搜救海域，最深的深度估计超过7800米，深度越深，人们对海底地形了解越少，这在任何海域都是一样的。“南印度洋的平均深度为4000米，我们对4000米或更深的海底一无所知，”珀斯西澳大利亚大学的海洋学家查里塔·帕蒂亚拉奇说。

人们对海底世界缺乏了解的原因之一是他们不知道声波是如何在海底传播的。科学家知道声波在冷水中传播缓慢，但不清楚深海中有多少水。声波传播的科学研究任务主要由潜艇完成，但潜艇很难潜入1000米以下。许多不确定因素阻止救援人员定位据信由MH370黑匣子发出的金属噪音。

帕蒂亚拉奇认为，即使寻找黑匣子的努力没有产生任何结果，通过这次任务收集的水深数据将有助于减轻其他自然灾害带来的不利后果。例如，更丰富的海洋深度测量数据使得海啸传播模型更加准确，从而为公众提供更加准确的海啸警报。悉尼科技大学的海洋生态学家大卫·布斯说:“这些数据还将大大提高生物学家预测海洋生物多样性热点的能力，并有助于预测深海鱼类种群的分布。"

海上搜救

海上搜救工作可能无助于找到黑匣子，也无助于救援人员找到飞机残骸。飞机残骸的发现将证明MH370在印度洋坠毁，但现在距离坠机已近三个月，从海面残骸中无法准确推断坠机地点。塞比勒说:“海洋就像一台巨大的弹球机。向另一个方向轻轻一弹，就会大大改变弹球的轨迹。”在南大洋的一次实验中，塞比勒的团队将几个相同的浮标从船舷的两端丢到了海里。几周之内，一些浮标已经在数百公里之外。MH370搜救区的海流速度比南大洋慢，但该区域有许多涡流，使得搜救工作更加困难。

五年前的一次飞机失事使人们意识到海上搜救的困难。2009年6月1日，法国航空公司的一架航班AF447在从巴西里约热内卢飞往巴黎的途中坠入大海。第二天，救援人员在距离巴西海岸线650公里的水域发现了浮油和残骸。6月6日，搜救船发现了几名遇难者的遗体以及行李和飞机残骸。尽管科学家们对海底的特征了如指掌，并绘制了精确的图表，但救援人员花了两年时间才找到了AF447的残骸。伍兹霍尔海洋研究所的研究人员进行了海底搜索，他们操作一个名为REMUS 6000的水下机器人，最终在将近4000米的深度捕捉到了AF447的声纳图像。

相关系统的研究和开发

黑匣子被销毁或丢失是非常罕见的，但这让航空专家感到非常苦恼。2000年，北德克萨斯大学的计算机科学家克里希纳·卡维(Krishna Kavi)和博士生*·阿布里兹卡(Mohamed Aborizka)提出了“玻璃盒子”的概念，这是一种通过卫星连续记录航空数据的系统，使监测人员能够及时发现异常信息。然而，近30，000次飞行带来的巨大信息量使得下载数据非常昂贵，这阻碍了该系统在航空工业中的发展。卡维说:“除非管理层特别要求，否则航空公司不会下载数据。”

然而，一家航空公司在2005年开发了类似的系统。该系统将卫星通信设备放置在飞机上。如果在飞行中发生事故，如飞机偏离航线，系统将自动把黑匣子里的数据传送到地面。然而，只有少数飞机配备了该系统。

自从飞机失事以来，航空界对黑匣子数据传输系统的兴趣大大增加了。法国民航局成立了一个特别工作组来恢复飞行数据。经过测试，工作组决定飞机可以安装一个数据传输系统，在灾难发生后将搜索和救援范围缩小到4海里。英国伦敦国际海事卫星组织卫星通信副主席大卫·柯利(David Coiley)表示:“在AF447事故后，许多研究接踵而至，但航空业并未采纳这些发现。”柯利认为，问题的关键在于什么样的计算机信号能给地面管理机构足够的时间下载黑匣子中的数据。他说:“技术是唾手可得的，但我们仍然需要找到一种实用且经济的方法来使用它。”

当然，不管怎样，新技术已经不能为MH370服务了。澳大利亚继续与美国海军的自主水下航行器“蓝鳍-21”进行搜救工作。然而，史密斯和马克指出，蓝鳍-21只有4500米深的搜索和救援能力，而疑似MH370黑匣子的目标位置有5160米深。

特拉斯说，下一阶段的搜索和救援工作将包括使用拖曳声纳扫描仪和自动水下航行器绘制更精确的海洋地图。他说:“下一阶段的任务要求我们尽最大努力了解该海域的海底地形。”

马来西亚代理交通部长希沙姆丁·侯赛因在新闻发布会上说:“与其他空难相比，MH370的搜救工作特别困难。因为到目前为止还没有发现碎片，飞行路线也没有弄清楚，而且我们对事故发生海域的海床了解非常有限。我们掌握的知识和技术太少了。”(段鑫)

《中国科学新闻》(国际，第三版，2014年6月3日)

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