2月13日是第14个世界无线电日。这个经联合国大会正式批准的、联合国教科文组织所设立的纪念日,旨在宣传无线电作为通信载体在促进教育发展、信息传播以及自然灾害中重大信息发布等方面所发挥的重要作用。
而飞机因其飞得高、望得远之特性,与无线电技术一直有着“不解之缘”。在飞机刚诞生之初,人类曾像风筝一样“盲飞”,随后,无线电原理的发现和设备的发明与进步,终于让“钢铁巨鸟”开始如真的群鸟般,因为沟通而获得更强大的力量。
发明初期,无线电与航空器的结合
1895年,意大利发明家伽利尔摩·马可尼成功进行了无线电波传播试验。到1912年,马可尼发明的无线电设备已能实现横跨大西洋通信。
1903年,莱特兄弟完成了人类历史上首次动力飞行。但是航空业发展的早期,飞行员和设计师并没有发现无线电设备的重要性——由于当时飞机飞行能力有限,距离短高度低,沟通方式主要存在于地面和飞行员之间:地勤人员依靠彩色旗桨、信号弹、手势和其他视觉辅助工具与飞机进行沟通。
但久而久之,这些方法的问题就显现出来了:飞行员无法向地面进行有效的即时反馈,而且飞行中的飞行员和飞行员之间也无法进行即时沟通。
1910年8月,加拿大飞行家詹姆斯·AD·麦柯迪 (James AD McCurdy) 在飞越纽约布鲁克林的羊头湾赛道时,向地面指挥发送了摩尔斯电码信息,这是世界上首次在飞行中进行的空对地无线通信。
很快,无线电技术就被应用到了飞机上。当时的飞行员用无线电系统发送摩尔斯电码进行空地通信。一个例子是,一战中,英国飞行员刘易斯驾驶侦察机在法国马恩河执行侦察飞行任务时,发现了敌方防御线上有50千米的缺口。他立即将情报通过无线电报传回地面,英法联军依据这一信息迅速采取了军事行动。
在当时的科技条件下,装配了无线电系统的飞机能够在战争中担当前方观察员的角色,为胜利立下汗马功劳。
快速发展,战争催生技术跃进
尽管初次出现在历史中的航空器很快就与无线电设备实现了成功的结合,但初期的无线电设备存在不少问题,最严重的就是电池组和发射器太重,几乎占据整个座舱;而飞行员需输入摩尔斯电码发送电报信号,操作非常不便。当时的许多飞行员相当排斥无线电系统,会从飞机上卸下该系统以减轻重量,继续依靠将带有手写信息的材料扔到地面这种方式进行联系。
但是科学家并未放弃对无线电技术的研究。1915年夏,马可尼公司(英国)的工程师查尔斯·埃德蒙·普林斯在英国布鲁克兰兹首次使用飞机无线电话发射器实现了空对地语音通信。此次试验传输距离超过20英里(约32千米)。1916年初,马可尼公司(英国)开始生产空对地无线电发射器/接收器,用于对法战争。1916年9月2日,飞行中的飞机首次通过无线电直接相互通信。这标志着航空领域的一次历史性进步,真正改变了军事和商业航空领域。
1919年,普林斯发明了新型飞行员帽。这款飞行员帽将听筒和喉咙麦克风内置,麦克风通过吸收飞行员喉咙振动实现通话,有效避免了噪音干扰。1935年,更先进的小型低功率无线电台在德国滑翔机上得到应用,使得空地间双向语音通话更加方便。
无线电技术的发展不仅仅为通信技术的发展打下了坚实基础,也直接促使了雷达的发明。
1935年,在英国国防部的部署下,英国科学家罗伯特·沃森·瓦特向英国军队演示了使用无线电波探测飞机的方法。当年6月,瓦特领导的团队制造出了世界上第一部雷达。1938年底,英国国防部在英格兰南部和东部海岸部署了全球首套雷达系统CH(Chain Home)。在二战中,CH系统多次向英国皇家空军发出敌方轰炸机接近的警报。
此外,伴随无线电的诞生,电子战也成为了现代战争的重要形态之一。在两次世界大战期间,各国竞相推进无线电技术发展,无线电测向、干扰、信号和网络分析以及密码破译等技术都在这一期间实现并得到快速发展。电子战的演进及其衍生的技术,一直影响着全球网络技术发展方向和信息领域的发展格局,直到现在。
专职技术人员,从军用到民航公司
一战后,民用航空成为了航空制造业所面对的另一个重要市场。一些航司也开始尝试使用无线电设备。
1919年,美国一家航司聘请了第一位无线电技术官员;到1922年,当时的大多数民航公司都有了专职人员,专门负责以无线电技术为基础的导航、通信等相关事务。无线电已经成为飞行员和地勤人员的主要沟通渠道,并且成为飞行机组不可或缺的导航工具。
二战后,随着全球民用航空市场的拓展,全球都开始使用当时先进的无线电设备来实现对民用飞机的追踪和管理。
无线电,早已不可或缺
但是在民航发展的早期,许多飞行员认为严密的通信不是必需的,“天空如此广阔,飞机之间相撞的可能性很小”。但是,美国大峡谷空难事故让人们开始认识到航空通信的重要性。
1956年6月30日上午10时许,美国环球航空公司2号航班(洛克希德L-1049飞机)与联合航空公司718号航班(道格拉斯DC-7飞机)在美国大峡谷上空相撞。相撞后两架飞机均坠入峡谷,飞机上共128名乘员无一幸存。这起事故涉及两架当时最大的商用飞机,遇难人数众多,引起了巨大的社会震动。
事故调查报告显示,事故发生时,两机上的空中交通系统几乎完全依赖于机组人员在“看得见和被看见”的环境中与其他飞机保持距离。但是,人眼目视的距离和角度都是相当有限的,因此在目标,也就是对方飞机进入人眼视野之前,机组很难发现对方并且及时反应过来。此外,随着现代商用客机,尤其是大型飞机的飞行速度越来越高,当飞行员可以目视发现目标时,往往已经没有时间进行规避了。
事后,美国民航委员会(CAB)认定美国大峡谷飞机相撞事故的原因是:“……飞行员未能及时看到对方以避免相撞。”
事故发生后,美国政府相关部门颁布了许多改革措施以提高航空安全性,包括要求制造商为所有飞机配备双向无线电等。
如今,无线电技术和产品已成为航空制造、飞机运行等所有航空相关领域的重要组成部分。仅以民航空管为例,这一行业几乎就是基于无线电通信技术而存在的,其主要工作就是使用无线电通信设备对航空器实施有效管控。
在世界无线电日这一天,回顾航空发展史,我们会发现“飞行”一词的内涵丰富无比,并且不断演进。每一次的平安起降,都源自于百年来人类科技智慧所谱写的,电波与飞行交织的空中史诗。
文案:李优、钟飞
排版:蓝风
编审 | 监制:武晨、王兰
看航空融媒体工作室出品