張仲麟:馬斯克改革美國空管系統,會用上星鏈嗎?
guancha
【文/觀察者網專欄作者 張仲麟】
自從新一任美國政府就任以來,佔據全球媒體熱點的並不是“二進宮”的特朗普,而是對特朗普勝選起到關鍵作用的馬斯克。
馬斯克與他的政府效率部通過對美國各部門極為高效的支出審計,一次又一次地贏得了全球媒體的頭條,而公開USAID(美國國際開發署)的各項離譜支出項目並整個裁掉USAID,成為馬斯克和他的“DOGE六君子”的成名之戰。美國政府各個部門也都在瑟瑟發抖,不知道馬斯克的下一刀會不會砍向自己。

馬斯克的DOGE(政府效率部)只有六人且年齡只有19-25歲,被戲稱為“DOGE六君子”
現在,下一個目標越來越明確了,2月5日,馬斯克突然在社交媒體上發文稱,將率領DOGE對美國的空中管制系統進行迅速安全升級,以避免2月1日所發生的FAA(美國聯邦航空局)NOTAM系統發生故障幾小時,導致全美飛機上千航班延誤幾百航班取消的情況再次出現。這次事故也是2023年以來NOTAM系統的第二次嚴重故障。
要是在一個月前,馬斯克説這話估計會被人一笑了之,但如今他表態之後,沒人會把他的話當作玩笑。美國新任交通部長肖恩·達菲也隨即在社交媒體上表示,歡迎DOGE團隊幫助改進空管系統。至此,問題已不在於馬斯克是否會對美國空管系統進行改革,而在於其將以何種方式推進。


馬斯克和交通部長的一唱一和,彷彿已經把這件事給敲定了
NOTAM與空管系統
本次馬斯克對FAA進行革命的導火索,是NOTAM系統出現故障導致大範圍影響,而NOTAM對於航班飛行來説又是個極為關鍵的東西。
NOTAM是notice to airman的縮寫,也即航行須知(飛行員該知道的事),讓飛行員知曉即將執行的航班有哪些關鍵信息需要注意,例如目的地機場哪條跑道在修理,航線上哪處有雷雨天氣、軍事活動潛在危險等,避免飛行員在一無所知的情況下遭遇危險兩眼一抹黑。而美國在2021年開始將NOTAM更名為“飛行任務須知”,當然只是改個名字而已,連縮寫都沒改。
NOTAM對於飛行安全來説確實重要,在歷史上發生過多次由於不看NOTAM,不知曉空域及目的地情況導致事故發生的案例。
2018年印度航空的A320在降落馬爾代夫的馬累機場時,錯誤降落在施工的跑道上,就是典型的不看NOTAM導致事故的案例。蘇霍伊SSJ100在印尼舉行演示飛行時的撞山事故也是如出一轍:飛行員沒有注意NOTAM上所提到的火山,導致在偏航後發生了撞山。因此,飛行員們在飛行前往往依據NOTAM提前規劃,避開危險區域,調整飛行策略。
NOTAM上的信息往往是由一個國家的民航管理機構收集併發布,各航空公司接收到所有NOTAM後,再將認為需要飛行員知道的對應NOTAM發給飛行員。這裏就可以發現NOTAM涉及兩個環節:管理機構將其進行發送;航司運控人員將NOTAM處理後發給飛行員。
目前FAA或者美國交通運輸部並沒有正式公佈NOTAM系統停擺幾個小時的原因,但美國交通運輸部部長達菲在媒體上表示,這套90年代沿用到現在的系統已經極為老舊需要更新。事實上,對美國航空業來説,使用老舊系統早已不是什麼新聞了,此前美國航空系統癱瘓導致航班無法飛行,就是因為美國航空配載系統用的還是90年代的sabre系統。而FAA的NOTAM系統也是同一年代的產物,出現問題崩潰是絲毫不奇怪。
對於航空業來説,這類信息系統對於可靠性和穩定性的要求,遠高於其他方面的需求,而且這些系統往往與其他系統相關聯,你中有我我中有你,一旦動刀很可能牽一髮而動全身。而且一旦需要相關單位切換到新系統,又要面臨初期重新磨合的問題,還得承受新老切換期間事故症候高發甚至因此導致嚴重事故的風險。因此,相關單位往往是本着“又不是不能用”的態度一直用着這些“成熟系統”。
但這個世界是客觀的,一方面幾十年前的老舊系統會逐漸跟不上其他新系統的腳步,而另一方面,客觀因素決定了一套幾十年前的系統哪怕再怎麼精心維護,最終也還是會出現越來越多的問題,而疊牀架屋的補丁,只會讓其變成一個大號“屎山代碼”難以維護,最後就變成玄學運行。等到積重難返時,甚至問題都不知道出在哪裏。最後被迫在長痛和短痛之間做出選擇。
事實上,除了美國的NOTAM系統之外,NOTAM系統本身也成了一個“屎山”。正如前面所言,會對飛行產生風險的因素都會在NOTAM裏列出,而由此產生的一個結果是航司運控在給機組發送NOTAM時往往會成為“寧濫毋缺”,生怕漏了什麼東西導致因此出了事後把鍋扣在自己頭上。因此往往出於“免責”考慮,NOTAM裏塞的東西越來越多,飛行員拿到手的NOTAM往往有幾十頁,有效信息被淹沒在大量無效信息之中。
一位資深飛行員就和筆者表示:“我飛京滬航線,發給我烏魯木齊機場的信息有用嗎?但為了免責系統把這些信息都被塞了進去。”美國的機組拿到NOTAM也面臨同樣的問題,機組需要了解的是起飛和落地機場的情況,比如哪條跑道被關閉,哪個機場導航系統在維護中。但這些信息往往被淹沒在垃圾信息之中。
如果説馬斯克真想帶着DOGE對FAA的NOTAM系統進行“革命”,首先他得另起爐灶從零開始研發一套全新的NOTAM系統,而不是在原有系統上修修補補。對於加州硅谷起家有大把的程序員可以調用的馬斯克來説,搞一套新的NOTAM發放系統並非難事。但如果馬斯克來幹這事,我認為他很顯然並不會滿足於僅僅只是造一套新的信息發送系統,而是一套會帶來重大變革的全新體系。
從飛行員角度來説,他們需要的是直觀知道自己需要注意的事項,而大量的文字與代碼顯然沒有圖像來得直觀。目前NOTAM已經使用圖像顯示機場跑道情況,而如果更進一步的話,在EFB(電子飛行包,外觀為一個平板)使用三維地圖的形式圖形化表示各類限制與注意事項,無疑更有助於飛行員掌握情況。例如在機場的三維地圖上直觀顯示鳥類或無人機活動的範圍和高度、跑道關閉情況等。將特殊天氣情況與空域管制等信息與航線擬合,用不同顏色和圖標清晰標註出各種危險區域和限制條件,讓飛行員可以快速查詢和獲取所需信息,甚至可以在飛行中即時更新並顯示。


目前已經有可視化三維航圖但只顯示限制區,未與NOTAM相結合
同時可以考慮在NOTAM報文處理中使用生成式AI,在提供原始NOTAM的同時將枯燥的報文提煉要點並轉化為自然語言,加強NOTAM的可讀性的同時保持準確性,降低飛行員的理解成本。讓航司運控部門具備定製化NOTAM能力,針對自身航線和機隊特點排除無效NOTAM避免信息污染。
最近被美國人民口誅筆伐的美國空管系統,一部分問題來自人員不足的問題。如果馬斯克基於人工智能技術搞一套高度自動化的空管系統也並不會讓人意外,畢竟他最喜歡的就是用技術來解決問題並且敢想敢幹。相對於目前以管制人員人工指揮為主的空管體系,一套基於AI系統的高度智能化的空管系統顯然可以大幅減少所需要的空管人員,很大程度上解決目前美國空管人員不足的問題——你看這下馬斯克又有故事可以講了。當然空管人員是不能取消的,畢竟再智能、再自動化的AI系統也沒辦法去坐牢。
但客觀來説,一套基於人工智能的,能即時監控、分析空域內各飛機飛行路徑,高效決策並精準給出指揮指令的空管系統,確實能大幅提高空中管制效率,畢竟人會疲勞但機器不會。而這也很符合馬斯克的風格,我甚至腦海中浮現了他在全新空中管制系統發佈會上的表演:
“大家好,今天我想和你們談談一件即將改變全球航空業的事情——我們的新空中管制系統。你知道的,傳統的空管方式已經跟不上時代的步伐了,太過依賴人工操作,效率低下,還容易出錯,我們不想再看到波托馬克河上空那樣的悲劇了。我們決定徹底顛覆這一切,因為飛行應該是安全而又高效的。
所以,我們開發了這套高度自動化、智能化的空管系統。通過AI和深度學習算法,我們可以即時分析每架飛機的位置、速度、航線,甚至天氣變化,精準預測航線情況並優化每一個航班的飛行路徑。我們的系統不會犯錯,也不需要休息,它會24/7全天候運作,保證每一條航線都順暢、每一次飛行都高效。
而且,這不僅僅是為了減少人為錯誤,更重要的是,節省了大量的人工成本,讓我們可以將資源集中在更高效的航空發展上。你知道的,我一直相信,未來是屬於AI的,空中管制也不該例外。我們已經準備好迎接這個未來,並且,必須告訴你——這只是個開始。女士們先生們,這就是天網!(SKYNET)”
星鏈與航空
當然只有一個現代化NOTAM和自動化空管系統,顯然無法顯出馬斯克和DOGE的本事,而且屬於只要真下決心另起爐灶換誰來都能幹,這顯然滿足不了馬斯克。那麼有什麼問題是非他不可呢?
對飛行中的飛機來説,空地通信始終是一個難題。雖然飛機可以通過甚高頻與地面進行通信,但甚高頻的範圍有限,如果在荒無人煙的南印度洋區域,那必然是叫天天不應叫地地不靈,發生什麼意外,外界都得很久以後才知道。雖然飛機通常搭載有衞通系統,但飛機上的衞通系統存在延遲大、帶寬窄、信號鏈路韌性不強等問題,用於空地通訊的話可靠性很是堪憂,只能用於ACARS報文收發,語音通訊雖然能進行但質量較差。
而地面對飛機的定位也存在同樣問題,由於ADS-B設備的普及,使得定位一架飛機成為人人都能做到的事。但是ADS-B系統依然依賴於地面的接收器,在海洋上還是無法定位。雷達更是無法全面覆蓋,留有大量盲區。也因此馬航MH370失聯之後,當時有朋友暴論説:就該給每一架飛機裝個信號發射器,每時每刻大功率廣播自己的位置,吵得所有人不得安寧。
但如果飛機使用了馬斯克引以為傲的星鏈呢?星鏈設計之初只考慮了使用固定終端,沒有考慮動中通問題。但是俄烏戰爭的經驗表明星鏈完全具備動中通的能力,並且可以保證穩定的雙向控制鏈路來對無人機、無人自殺艇進行人在迴路中的控制。而新一代的星鏈終端與最新的星鏈V4衞星可以支持在移動平台上使用星鏈,這使得讓飛機使用星鏈或者其他低軌道通信衞星星座並不是那麼遙不可及。而民航飛機作為平穩飛行在萬米高空的大型平台,天然具備加裝專用星鏈天線與星鍊形成穩定通信鏈路的良好條件。

俄烏戰爭中的星鏈
以星鏈為代表的低軌道通信衞星星座,有着足夠大的通訊帶寬與足夠低的延遲,可以支持即時通訊;飛機的ADS-B信息也可以在與星鏈的通信鏈路之中傳輸到地面站,哪怕在大洋深處依然能依託GPS與星鏈即時播報自己的位置。甚至可以依託星鏈的龐大的帶寬將飛機黑匣子數據即時傳輸,做到數據上雲,避免飛機失事後找不到黑匣子或者黑匣子損壞無法讀取數據。哪怕雲端的數據不是最關鍵的最後時刻數據,相比完全沒有數據那也是強了很多了。
此外,其覆蓋範圍之廣、帶寬之大、延遲之低,也為傳統航空模式帶來了無限想象空間。飛行員可以與地面時刻保持暢通聯絡,前文所提到的NOTAM也可以通過數據鏈進行即時傳輸更新,在三維飛行圖上顯示出最新的情況。甚至基於星鏈開發出一套全新的空中管制系統,也頗為符合馬斯克的風格。
但不論馬斯克有着多大的野心,有一個問題是無法迴避的,那就是航空對於安全性的要求遠高於航天與汽車。馬斯克的太空探索哪怕在發射中炸掉兩位數的星艦、特斯拉在FSD自動駕駛中哪怕多次發生車禍導致人員死亡,對於馬斯克來説都是可以解決的問題。但如果他的“AI空管”出現失誤導致兩架飛機相撞引發空難,那麼洶湧而來的輿情可並不見得是他所能承受的。
也正是因為航空業對於安全的絕對追求,導致航空業不少系統都還是基於20世紀的成熟技術。但就美國航空業現狀來看,現有體系與馬斯克可能建立的新體系哪個風險更高還真不好説。對早已病入膏肓的美國航空業來説,比起各種打補丁式的改良,或許推倒重來這一劑猛藥會更有效。

在馬斯克宣佈將帶領DOGE對空管系統改革後,美國前國務卿希拉里在社交媒體上開炮稱:“他們(DOGE六君子)沒有相關經驗,大部分甚至都沒到能租車的年齡。而你(美國交通部長達菲)卻要讓他們來插手在你任期內本就已惡化的航空安全問題?”而交通部長達菲的反擊也堪稱犀利:“部長女士,無意冒犯,但正是這些“經驗豐富”的華盛頓官僚,才導致我們國家的基礎設施搖搖欲墜。這件事你就別插手了。”
而就我來説,我非常期待馬斯克對美國的空管系統能玩出什麼新花樣,畢竟這是一個難得觀察樣本和研究對象。畢竟目前美國官僚系統針對NOTAM系統的重大改革,是把NOTAM的名字從notice to airmission又改回notice to airman了。


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