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[科普中國(guó)]-諾獎(jiǎng)得主的小愛好,成為尋找MH370的新希望

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中國(guó)科協(xié)、中科院攜手“互聯(lián)網(wǎng)+科普”平臺(tái),深耕科普內(nèi)容創(chuàng)作
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不知不覺間,MH370航班消失在天際線已經(jīng)七年多了。為了找到該航班,多個(gè)國(guó)家付出了巨大的努力,對(duì)大片的印度洋海域進(jìn)行了搜尋和勘探工作,可惜隨著時(shí)間的推移,找到線索的希望已經(jīng)非常渺茫。

**今年5月,一位英國(guó)工程師理查德·戈弗雷提出了一種新方法來尋找MH370的可能路徑和最終失事位置。**但在當(dāng)時(shí),同行科學(xué)家都認(rèn)為他所使用的原理并不能消除干擾因素,對(duì)他的研究方法存疑。然而經(jīng)過近半年的打磨,戈弗雷信心滿滿地給出了改進(jìn)版本的研究,聲稱自己已經(jīng)“使用革命性的方法找到了MH370的最終位置”。

那么,他到底使用了什么方法呢?

尋找原理:干擾激光的小游戲

不知道大家是否玩過一款小游戲,在游戲中會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)很多激光束,玩家需要控制一名角色躲避激光并向前奔跑,如下圖所示:

圖片來源:sftcdn.net

如果角色觸碰了激光,那么就會(huì)被探測(cè)器感知,角色就會(huì)暴露,游戲結(jié)束。

**工程師戈弗雷的方法與這個(gè)游戲的原理相似:**觀察一組從MH370可能出現(xiàn)的區(qū)域中經(jīng)過的電磁波(相當(dāng)于游戲中的“激光”),并確定它們當(dāng)天的方向和路徑。接下來,檢測(cè)這些電磁波信號(hào)中出現(xiàn)的異常擾動(dòng),并依據(jù)被干擾的程度來確定這一擾動(dòng)是否來自于一架飛機(jī)(相當(dāng)于游戲中的“角色”),并確定這架飛機(jī)當(dāng)時(shí)的位置。最后,根據(jù)已知的航空計(jì)劃,排除掉當(dāng)時(shí)空域里的其他飛機(jī),剩下的就很有可能是失蹤的MH370了。

下圖中就是該方法的示意圖:

圖片來源:airlineratings.com

紅線代表的是已經(jīng)確定的當(dāng)天的電磁波路徑,通過分析電磁波受干擾的程度,可以知道該條電磁波在何時(shí)何地受到了干擾,如果確定這一干擾是來自一架未知的飛行器,那么這很可能就是MH370航班。

可是,游戲畢竟是游戲,現(xiàn)實(shí)生活中哪去找這樣一組方向確定、有記錄可查的電磁波呢?

無巧不成書,在地球上還真有這樣一套東西。

歷史電磁波證據(jù),來源于一位諾獎(jiǎng)得主的靈感

早在2008年,美國(guó)的約瑟夫·泰勒博士(無線電愛好者,天體物理學(xué)家,普林斯頓大學(xué)教授,脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)者,諾貝爾獎(jiǎng)得主)提出了一個(gè)名為WSPR的無線電協(xié)議。簡(jiǎn)單理解,WSPR允許世界上的業(yè)余無線電愛好者采用弱信號(hào)通信的方式,確定彼此之間無線電的聯(lián)通情況,以便選擇最穩(wěn)定、衰減最少的鏈路進(jìn)行無線電通信。

MH370失聯(lián)前后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi),網(wǎng)站記錄的數(shù)據(jù)是這樣的:

圖片來源:mh370search.com

戈弗雷工程師的方法,就是從這樣一叢看不見的“絆線”中,分析出哪些線曾經(jīng)被異常干擾所觸動(dòng)過。然后,要判斷出該異常是否屬于飛機(jī)帶來的干擾,再然后排除掉其他已知的飛機(jī),將剩下的節(jié)點(diǎn)與其他已知的分析方法(例如Inmarsat衛(wèi)星定位)進(jìn)行交叉比對(duì),最終選出可信度高的MH370航班可能的位置。

在最終報(bào)告中,戈弗雷工程師給出的結(jié)果如下,圖中交叉的紅藍(lán)線上的小白圈就是推斷的MH370最后位置:

圖片來源:戈弗雷11月30日?qǐng)?bào)告

這一過程需要大量的分析和交叉比對(duì)工作。幸運(yùn)的是,印度洋上空并不是航線繁忙的區(qū)域,到了夜里,航班數(shù)量更是不多。即便這樣,從他的博客上可以看出,這位工程師在過去九個(gè)月里一直都在從事這項(xiàng)工作,最終結(jié)果在11月30日發(fā)布,引發(fā)全球討論。

那么,這項(xiàng)工作靠譜嗎?

首先,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,這種通信協(xié)議的電磁波確實(shí)可以檢測(cè)出有飛機(jī)經(jīng)過。在下面的視頻中,一架飛機(jī)穿過了一條與此類似的通信電磁波(左側(cè)畫面中,一架移動(dòng)的飛機(jī)和一條線),對(duì)這條電磁波產(chǎn)生了散射干擾,使得本來不在通信線路上的接受者(左側(cè)畫面中的十字位置)也能聽到電磁波中所攜帶的音樂。

溫馨提示:視頻聲音較嘈雜,建議調(diào)低音量觀看。

視頻來源:YouTube 這說明飛機(jī)對(duì)這一類型的干擾足以達(dá)到可檢測(cè)的強(qiáng)度。

其次,為了驗(yàn)證有效性,戈弗雷開發(fā)了一套分析軟件,稱為GDTAAA。根據(jù)他個(gè)人網(wǎng)站中的記載,在將GDTAAA用于尋找MH370之前,戈弗雷將該軟件在QF6036航班上嘗試了一次。下圖中,灰色路徑是GDTAAA根據(jù)WSPR復(fù)原的線路,而紅色是該航班的實(shí)際線路,看起來符合度還不錯(cuò)。

圖片來源:戈弗雷九月報(bào)告

據(jù)說,戈弗雷還進(jìn)行過幾次“盲飛”測(cè)試,也就是請(qǐng)一些飛行員在不告知他具體飛行計(jì)劃的前提下,自己飛一段,然后讓戈弗雷用自己的方法推算出此次飛行的路線。

在結(jié)果中,戈弗雷報(bào)告稱盲飛測(cè)試都很準(zhǔn)確,然后才繼續(xù)將這一軟件應(yīng)用到MH370的路線計(jì)算上的。

這么說來,該方法經(jīng)過了實(shí)踐的檢驗(yàn),我們就快要找到迷路的MH370航班了嗎?

想法是美好的,但該方法仍有局限

電磁波跑了大半個(gè)地球,到達(dá)MH370失蹤附近的空域時(shí),能量已經(jīng)所剩無幾了(因?yàn)榻邮艿降墓β逝c傳播距離的平方成反比)。因此,很多因素都能夠造成大幅的擾動(dòng),例如電磁波的多路徑傳播等現(xiàn)象。該方法的核心是“排除所有已知的飛機(jī)擾動(dòng),剩下的就有可能是MH370”,但僅僅是“有可能”,實(shí)際上,既無法證明“MH370一定會(huì)在這些位置產(chǎn)生擾動(dòng)”,也無法證明“這些剩下的擾動(dòng)一定來自MH370”。

另外,戈弗雷在得出結(jié)果的過程中,使用了根據(jù)殘骸進(jìn)行洋流模擬的結(jié)果,也頗有點(diǎn)“先射箭再畫靶子”的嫌疑。除非戈弗雷在之后放出的詳版報(bào)告里會(huì)給出關(guān)于所有擾動(dòng)的詳盡分析報(bào)告,否則他的發(fā)現(xiàn)很可能不會(huì)成為促使多國(guó)開展新一輪搜尋的決定性線索。

無論結(jié)果為何,這次的報(bào)告讓MH370航班再次回到了我們的視線,讓我們?cè)僖淮蜗肽钇疬€未回家的152位同胞。烏云終會(huì)散去,而謎題也必將解開。讓我們靜靜守候,等待真相大白的那一天吧。

參考來源:

1. 戈弗雷報(bào)告原文:

https://www.dropbox.com/s/kvu3kpu7kpjvjin/GDTAAA%20WSPRnet%20MH370%20Analysis%20Preliminary%20Findings.pdf?dl=0

2. 戈弗雷九月和十月報(bào)告:

https://www.dropbox.com/s/wif8oqzgm74sdqv/GDTAAA%20V4%20MH370%2007MAR2014%201716%20UTC%20Paper.pdf?dl=0

https://www.dropbox.com/s/8ffiq3n6tqgh3aa/WSPRnet%20Propagation%20Technical%20Analysis%2009092021.pdf?dl=0

3. WSPR官網(wǎng):

http://www.wsprnet.org/

4. 約瑟夫·泰勒博士簡(jiǎn)介:

https://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Hooton_Taylor_Jr.

5. 戈弗雷工作介紹:

https://www.airlineratings.com/

6. MH370搜尋者網(wǎng):

https://www.mh370search.com/

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