誰來管理“天行者”

建立城市立體交通的關(guān)鍵問題是：該由誰來保證飛行汽車的安全？光靠視力來指引飛行器是不夠的，還需要導(dǎo)航和通信技術(shù)來防止它們彼此相撞或撞上建筑物。

如何在上下班高峰期，10分鐘之內(nèi)從北京的天壇到奧體中心？或者從上海的徐家匯到四川北路？不論是的士還是地鐵，任何地面的交通方式似乎都不可能完成這個(gè)任務(wù)。城市的交通效率要有本質(zhì)的飛躍，空中交通也許是唯一的可能。未來的城市是飛行汽車的城市。未來學(xué)家保羅#8226;薩福這樣認(rèn)為，但是，他也清楚地知道，如果在一個(gè)城市上空，像蜂群一樣飛行著上萬輛汽車是巨大的麻煩。一旦發(fā)生了連環(huán)撞車事故，不但不會(huì)有人生還，還會(huì)天降橫禍到大街上。更不用說有人喝醉了酒，在高樓縫隙間飆車，一不當(dāng)心就可能在你熟睡時(shí)闖進(jìn)了你房間的窗戶。三維的城市交通似乎更自由，速度更快，但是一旦發(fā)生事故損失也更慘重，并且會(huì)傷及無辜。

那么誰來保證飛行汽車的安全？天空雖然遼闊，光靠視力來指引飛行器還是不夠的，需要導(dǎo)航和通信技術(shù)來防止它們彼此相撞或撞上建筑物。人類的航空史已經(jīng)接近百年，一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目罩薪煌ü芾淼募夹g(shù)系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，有各種方法來防止碰撞，但是在繁忙的空中交通面前越來越顯得局促，難以避免意外的發(fā)生。

生死關(guān)頭聽誰的？

2001年1月31下午3時(shí)55分，日本中部的駿河灣上空11280米高處，兩架客機(jī)上的空中防撞系統(tǒng)同時(shí)響起了警報(bào)：即將相撞，需要采取緊急措施！這兩架客機(jī)分別是日本航空907號(hào)班機(jī)，一架波音747客機(jī)和日本航空958號(hào)班機(jī)，一架麥道DC-10-40客機(jī)。它們都配備了第二代空中防撞系統(tǒng)（TCAS II）。兩架飛機(jī)上的TCAS II相互發(fā)射無線電信號(hào)，通過應(yīng)答的時(shí)間差計(jì)算出了互相之間的距離，同時(shí)使用方向天線確定了對(duì)方的方位?？罩蟹雷蚕到y(tǒng)的電腦計(jì)算出，兩架飛機(jī)將會(huì)在1分鐘之內(nèi)相撞。這種事件在飛行中會(huì)偶爾發(fā)生，雖然看起來天空的高度無邊無際，但是適合飛行而且氣流平穩(wěn)的高度是有限的。如果調(diào)整失誤，兩架飛機(jī)偶爾會(huì)在同一高度層飛行。防撞系統(tǒng)成功地發(fā)現(xiàn)了這個(gè)失誤，似乎又避免了一場(chǎng)空難。它讓907號(hào)班機(jī)上升，同時(shí)958號(hào)班機(jī)下降，以便避開彼此。

但是意外發(fā)生了。這時(shí)907號(hào)班機(jī)收到了另一個(gè)指令，這是來自東京航空交通管制中心的要求，讓它下降以躲避對(duì)方。東京交通管制中心是負(fù)責(zé)管理這一片空域的地面機(jī)構(gòu)，它通過無線電指揮空域上的飛行器，就像空中的交警指揮著天空中的十字路口?？罩泄苤茊T已經(jīng)在雷達(dá)上發(fā)現(xiàn)這兩架飛機(jī)可能會(huì)撞上，于是讓907號(hào)班機(jī)下降躲避。但是年輕的空管員是剛來的實(shí)習(xí)生，忘了同時(shí)讓958號(hào)班機(jī)上升。

面對(duì)空管員和防撞器相反的指令，907號(hào)的機(jī)長沒有幾秒鐘可以猶豫。他迅速?zèng)Q定，遵從交通管制中心的指令。這個(gè)決定是致命的，兩架飛機(jī)同時(shí)下降，越來越接近?？展軉T發(fā)現(xiàn)自己犯了錯(cuò)誤，但是為時(shí)已晚。幸運(yùn)的是，當(dāng)時(shí)天空的能見度良好，雙方的機(jī)長都看見了自己正在迎面撞向?qū)Ψ?，迅速做出了反?yīng)。907號(hào)班機(jī)快速下降，而958號(hào)班機(jī)改為上升，兩架飛機(jī)相隔40米掠過，避免了一場(chǎng)災(zāi)難，只有907號(hào)班機(jī)上未系安全帶的100多名乘客，因?yàn)轱w機(jī)急劇變向而受傷。

另一架客機(jī)就沒有那么幸運(yùn)。一年半之后，俄羅斯巴什克利安航空2937次航班在德國于柏林根上空和一架快遞飛機(jī)相撞，71人遇難。防撞系統(tǒng)也不是萬能的。雖然國際民航組織很快作出規(guī)定，當(dāng)空管員和防撞系統(tǒng)的指令相矛盾時(shí)，優(yōu)先聽從防撞系統(tǒng)的指令，但是這并沒有讓事故絕跡。2006年9月29日，戈?duì)柡娇?907號(hào)班機(jī)在巴西亞馬遜森林上空和一架公務(wù)機(jī)相撞，155人全部遇難，起因是防撞系統(tǒng)被誤操作關(guān)閉，而當(dāng)?shù)氐目展軉T只有1個(gè)月工作經(jīng)驗(yàn)，并且疲于加班。無論如何，這也暴露出今天空中交通系統(tǒng)的漏洞，需要改進(jìn)它以適應(yīng)更加復(fù)雜和繁忙的航空現(xiàn)狀。

未來的空中交通管理

民航的空中交通管制系統(tǒng)有一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮饕?guī)程，在它的調(diào)配下，飛機(jī)事先申請(qǐng)好航線，在地面的控制指揮下從一個(gè)機(jī)場(chǎng)飛到另一個(gè)機(jī)場(chǎng)。這個(gè)過程分為3個(gè)部分：在機(jī)場(chǎng)時(shí)飛機(jī)按照機(jī)場(chǎng)管制的安排，起飛和降落時(shí)則由儀表著陸系統(tǒng)引導(dǎo)，而在空中平飛時(shí)則由當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域管制中心提供管制服務(wù)。聯(lián)絡(luò)和導(dǎo)航則依靠無線電通信、雷達(dá)等電子技術(shù)。這一套系統(tǒng)的框架是在1950年代確立的，各種新的通信導(dǎo)航技術(shù)只是對(duì)它進(jìn)行修補(bǔ)。

雷達(dá)并不能迅速確定飛機(jī)的方位，需要經(jīng)過半分鐘以上的時(shí)間才能得出精確的位置。管制員必須為這個(gè)時(shí)間間隔留出較大的安全緩沖區(qū)，就和雨天濕滑的公路上需要保持更長的車距一樣道理。從1970年代開始興起了廉價(jià)航空，遍布全球的空中客運(yùn)越來越繁忙，尤其是在機(jī)場(chǎng)上空盤旋等候降落的情況越來越多，航班延誤讓航空公司損失慘重。在大霧或者雷暴這樣特別惡劣的天氣條件下，或者在航線中特別荒蕪、沒有雷達(dá)引導(dǎo)的地區(qū)，飛行的安全還是不能保證。美國聯(lián)邦航空局的副局長羅伯特#8226;斯特吉爾認(rèn)為，這樣下去，2015年空中交通系統(tǒng)就可能面臨崩潰?？罩械慕煌ㄐ枰匦乱?guī)劃。

天空的容量并不是無限的，需要提高利用效率。到了20世紀(jì)末，空中交通管理（ATM）的概念流行起來。不同于過去的空中交通管制（ATC）主要是為了安全考慮而制定規(guī)則，空中交通管理要整合通信、導(dǎo)航和監(jiān)視，最大限度地提高空中的交通容量。

全球定位系統(tǒng)（GPS）等衛(wèi)星定位技術(shù)讓精確的導(dǎo)航成為可能，它幾乎能沒有盲點(diǎn)的覆蓋全球。在新一代的空中導(dǎo)航系統(tǒng)中，它和俄羅斯的衛(wèi)星定位技術(shù)LONASS以及地面的導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合在一起，可以指導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)行精確的飛行甚至著陸。衛(wèi)星通信和數(shù)據(jù)鏈技術(shù)可以讓空中的通信不受干擾，而地面監(jiān)視飛機(jī)的雷達(dá)和導(dǎo)航系統(tǒng)的信息將在新航行系統(tǒng)中整合起來，避免空中的相撞事件。每一個(gè)單獨(dú)的技術(shù)都能修補(bǔ)舊的空中交通系統(tǒng)，但是新的系統(tǒng)將要把它們完全整合起來，徹底改變空中交通的運(yùn)作方式。

美國將新的空中交通模式叫做“ 下一代空中交通系統(tǒng)”（NextGen）。它要打破過去空中交通中固定航線的模式。飛機(jī)的航線更加靈活，因?yàn)橹車娘w機(jī)都能精確定位，并且在電腦的設(shè)計(jì)下沿著各自的線路相安無事地飛行，可以少走很多彎路。按照下一代空中交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一趟從華盛頓特區(qū)到波士頓的航班，可以節(jié)省下30%的時(shí)間，344升燃油和300千米路程。這套系統(tǒng)已經(jīng)在阿拉斯加試運(yùn)營，計(jì)劃在2025年完成美國的航空體系的全面改造，但是目前還受到資金問題的限制。

歐洲的航空改造計(jì)劃稱為“單一歐洲天空空中管理研究”（SESAR）。歐洲的一體化不僅要在地面上消除國界的限制，在天空中要形成一個(gè)更統(tǒng)一的通信導(dǎo)航網(wǎng)。而中國的通信導(dǎo)航監(jiān)視/空中交通管理（CNS/ATM）系統(tǒng)的試驗(yàn)也已經(jīng)在新疆等西部航線展開。

個(gè)人化的自由飛翔

然而，不論新舊的空中交通系統(tǒng)，離隨心所欲飛翔都差得很遠(yuǎn)。如果你有一輛飛行汽車，每次出行卻都要花好長時(shí)間向空管員申請(qǐng)航線，豈不是件很麻煩的事情？更何況，如果飛在半路上突然改變主意不去北五環(huán)吃飯，改去西面逛公園，也沒有辦法改變航線。難道就不能對(duì)低空、近距離的飛行實(shí)施更靈活的管理方式么？

“自由飛行”（Free Flight）的理念，就是要徹底取消空管員。飛行器怎么飛，飛行員自己說了算。這一個(gè)概念是國際民用航空組織的未來空中導(dǎo)航系統(tǒng)小組于1991年提出的。自由而安全的飛行，必須要有電腦網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)航和通信系統(tǒng)結(jié)為一個(gè)整體，向飛行員呈現(xiàn)可能安全飛行的方向以及最佳線路。這一個(gè)改進(jìn)就像長途電話，由過去的人工撥號(hào)轉(zhuǎn)接，改進(jìn)到現(xiàn)代的自動(dòng)程控交換機(jī)。這是一個(gè)根本性的革命。

空中交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。和所有的復(fù)雜系統(tǒng)一樣，自主調(diào)節(jié)的效率總是比集中調(diào)節(jié)要高。讓飛行員根據(jù)各自的需求選擇最快的線路，就像自由市場(chǎng)中看不見的手，最終也就讓整個(gè)系統(tǒng)最高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。自由飛行的空中交通管理系統(tǒng)只需要告訴飛行員，哪一些線路是禁止的，哪一些線路可能是最好的。在允許的飛行線路中，飛行員可以自行選擇，選擇的自由度取決于空中交通是否繁忙。在最空曠的原野上，甚至可以不用儀器的指導(dǎo)完全依靠目視自由飛翔。在最繁忙的空域里，交管系統(tǒng)也會(huì)發(fā)布一些宏觀調(diào)整的指令。當(dāng)然，自由飛行系統(tǒng)還處于構(gòu)想階段，它的實(shí)現(xiàn)還需要很長時(shí)日：除了飛行器上需要統(tǒng)一裝備的通訊終端系統(tǒng)，還需要有強(qiáng)大計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的程序算法，來讓多個(gè)飛行器避讓碰撞，免得再發(fā)生兩架飛機(jī)向同一個(gè)方向避讓的慘劇。這并不是簡單的事，要知道就連兩個(gè)人在小巷子里相遇，也會(huì)發(fā)生向同一個(gè)方向閃避三四次的情況。這樣的飛行方式一旦實(shí)現(xiàn)，人們就不需要為了班機(jī)上的1個(gè)小時(shí)而在城市街道上堵車2小時(shí)，可以直接從家里的陽臺(tái)起飛，或者在空中實(shí)現(xiàn)最快的市內(nèi)交通。

即使飛行汽車交通在城市里實(shí)現(xiàn)了，很長時(shí)間之內(nèi)它也只是地面交通的補(bǔ)充。但是它會(huì)漸 .改變 我們城市的結(jié)構(gòu)：高樓之間不僅僅是由道路連接起來，樓頂也可以直接供飛行汽車?？俊Ｄ菚r(shí)候呈現(xiàn)在我們面前的，將是一種新的立體城市，也許比電影《第五元素》中的城市更加神奇。