Μπορούν τα υποβρύχια ηχητικά σήματα να λύσουν το μεγαλύτερο μυστήριο της αεροπορίας;

© Ryan/ Adobe Stock

Η πτήση MH370 της Malaysian Airlines εξαφανίστηκε στις 8 Μαρτίου 2014 με 239 επιβαίνοντες. Παρά τις εκτεταμένες προσπάθειες έρευνας, η τελική τοποθεσία του αεροσκάφους παραμένει άγνωστη. Έχει γίνει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της αεροπορίας.

Η νέα μας έρευνά διερευνά τη δυνατότητα ανίχνευσης υποβρύχιων ακουστικών σημάτων που παράγονται από συντριβές αεροσκαφών, όπως η υποτιθέμενη πρόσκρουση του MH370, για να παρέχει νέες πληροφορίες για τη μοίρα του.

Η πτήση MH370 ήταν καθ' οδόν από την Κουάλα Λουμπούρ προς το Πεκίνο όταν εξαφανίστηκε από τις οθόνες των ραντάρ. Οι επίσημες έρευνες δείχνουν ότι παρέκκλινε από την προγραμματισμένη διαδρομή του, κατευθυνόμενος νοτιοδυτικά πάνω από τον Ινδικό Ωκεανό. Παρά τις πολυεθνικές προσπάθειες έρευνας, συμπεριλαμβανομένων των εκτεταμένων υποβρύχιων ερευνών κατά μήκος και κοντά στο λεγόμενο «έβδομο τόξο» (η περιοχή που καθορίστηκε από την τελευταία επικοινωνία μεταξύ του δορυφόρου και του αεροπλάνου), τα κύρια συντρίμμια δεν έχουν βρεθεί.

Μόνο μερικά κομμάτια συντριμμιών που ξεβράστηκαν στην ακτή σε νησιά του δυτικού Ινδικού Ωκεανού έχουν επιβεβαιωθεί ότι ανήκουν στο MH370. Αυτό έχει αφήσει τις οικογένειες των επιβατών, τις ομάδες αναζήτησης και τον κόσμο να αντιμετωπίζουν αναπάντητα ερωτήματα.

Ακουστική ανάλυση
Τα υδρόφωνα είναι υποβρύχια μικρόφωνα που καταγράφουν ηχητικά κύματα και αλλαγές πίεσης στον ωκεανό. Μια τέτοια τεχνολογία έχει δείξει πολλά υποσχόμενη στην ανίχνευση σημάτων πίεσης από διάφορα γεγονότα, συμπεριλαμβανομένων των συντριβών αεροσκαφών. Αυτοί οι τύποι σημάτων μπορούν να ταξιδέψουν χιλιάδες χιλιόμετρα, καθιστώντας τα υδρόφωνα ένα πολύτιμο εργαλείο για τον εντοπισμό και την ταξινόμηση γεγονότων σε θαλάσσια περιβάλλοντα.

Για τη μελέτη μας, αναλύσαμε δεδομένα από τους υδροακουστικούς σταθμούς του Οργανισμού Συνθήκης Συνολικής Απαγόρευσης Πυρηνικών Δοκιμών (CTBTO). Εστιάσαμε σε δεδομένα από σταθμούς στο Cape Leeuwin στη Δυτική Αυστραλία και στο Diego Garcia, ένα νησί στον Ινδικό Ωκεανό.

Και οι δύο τοποθεσίες ήταν επιχειρησιακές την εποχή που πιστεύεται ότι συνετρίβη το MH370. Αυτοί οι σταθμοί βρίσκονται μέσα σε δεκάδες λεπτά χρόνου διαδρομής σήματος από το έβδομο τόξο. Οι σταθμοί CTBTO έχουν ανιχνεύσει στο παρελθόν διακριτικά σήματα πίεσης από συντριβές αεροσκαφών, καθώς και σεισμούς διαφόρων μεγεθών σε αποστάσεις άνω των 5.000 χιλιομέτρων.

Ο τρόπος κρούσης υπαγορεύει τις ιδιότητες του σήματος όπως η διάρκεια, το εύρος συχνοτήτων και η ένταση. Εξετάζοντας αυτά τα σήματα, ελπίζαμε να εντοπίσουμε οποιαδήποτε πιθανή ακουστική απόδειξη της συντριβής του MH370.

Προηγούμενη ανάλυση από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Curtin και αργότερα από εμάς επιβεβαίωσε ένα σήμα άγνωστης πηγής που καταγράφηκε στο σταθμό Cape Leeuwin, προς την κατεύθυνση του έβδομου τόξου. Έπεσε όμως έξω από το χρονικό παράθυρο που πρότεινε η επίσημη αναζήτηση.

Η τελευταία μας έρευνα επικεντρώθηκε στο επίσημο και στενό χρονικό παράθυρο. Η ανάλυση εντόπισε μόνο ένα σχετικό σήμα προς την κατεύθυνση του έβδομου τόξου, που καταγράφηκε στο σταθμό Cape Leeuwin. Αλλά αυτό το σήμα δεν ανιχνεύθηκε στο σταθμό του Ντιέγκο Γκαρσία. Αυτό εγείρει ερωτήματα για την προέλευσή του. Εξετάσαμε επίσης δεδομένα για σήματα κατά μήκος της αρχικής διαδρομής πτήσης του MH370, αλλά δεν βρήκαμε αντίστοιχες ακουστικές υπογραφές.

Με λίγα μόνο περιστατικά αεροπλάνων στο παρελθόν, τα ευρήματά μας δεν είναι οριστικά. Όμως ένα αεροσκάφος 200 τόνων που συντρίβεται με ταχύτητα 200 μέτρων το δευτερόλεπτο θα απελευθέρωσε την κινητική ενέργεια που ισοδυναμεί με έναν μικρό σεισμό. Θα ήταν αρκετά μεγάλο ώστε να καταγράφεται από υδρόφωνα χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά.

Δεδομένης της ευαισθησίας των υδροφώνων, είναι πολύ απίθανο ένα μεγάλο αεροσκάφος που προσκρούει στην επιφάνεια του ωκεανού να μην αφήνει ανιχνεύσιμη υπογραφή πίεσης, ιδιαίτερα σε κοντινά υδρόφωνα. Αλλά οι δυσμενείς συνθήκες των ωκεανών θα μπορούσαν ενδεχομένως να μειώσουν ή να αποκρύψουν ένα τέτοιο σήμα.

Ελεγχόμενες εκρήξεις
Για να βοηθηθεί η επίλυση της συζήτησης σχετικά με την ανιχνευσιμότητα του ακουστικού σήματος από το MH370, μια πρακτική προσέγγιση θα μπορούσε να είναι η διεξαγωγή ελεγχόμενων εκρήξεων κατά μήκος του έβδομου τόξου, παρόμοιες με αυτές που έγιναν για το υποβρύχιο ARA San Juan.

Στις 15 Νοεμβρίου 2017 το ARA San Juan, το οποίο επιχειρούσε το Πολεμικό Ναυτικό της Αργεντινής, χάθηκε κατά τη διάρκεια αποστολής άσκησης. Λίγες ώρες αργότερα ένα ασυνήθιστο σήμα καταγράφηκε από σταθμούς CTBTO. Για να βοηθήσει στην έρευνα, μια ρίψη χειροβομβίδας βαθμονόμησης πραγματοποιήθηκε δύο εβδομάδες αργότερα κοντά στην τελευταία γνωστή τοποθεσία.

Η χειροβομβίδα βαθμονόμησης, η οποία επίσης καταγράφηκε στους υδροακουστικούς σταθμούς CTBTO, ήταν παρόμοια με το ασυνήθιστο σήμα που ακτινοβολούσε από την έκρηξη του υποβρυχίου. Το υποβρύχιο βρέθηκε ένα χρόνο αργότερα με τα 44 μέλη του πληρώματος να χάνονται.

Μια παρόμοια άσκηση, χρησιμοποιώντας είτε εκρήξεις είτε αεροβόλα με επίπεδα ενέργειας ισοδύναμα με αυτά που πιστεύεται ότι σχετίζονται με το MH370, θα μπορούσε να διεξαχθεί κατά μήκος του έβδομου τόξου. Εάν τα σήματα από τέτοιες εκρήξεις έδειχναν πλάτη πίεσης παρόμοια με το σήμα ενδιαφέροντος, θα υποστήριζε την εστίαση μελλοντικών αναζητήσεων σε αυτό το σήμα. Εάν τα σήματα που ανιχνεύονται τόσο στο Cape Leeuwin όσο και στο Diego Garcia είναι πολύ ισχυρότερα από το εν λόγω σήμα, θα απαιτηθεί περαιτέρω ανάλυση των σημάτων και από τους δύο σταθμούς.

Αυτό θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε επαναξιολόγηση των δεδομένων που χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό του έβδομου τόξου, λαμβάνοντας υπόψη νέα σενάρια που βασίζονται σε ενημερωμένα ευρήματα. Επιπλέον, οι διακυμάνσεις στην ισχύ του σήματος θα μπορούσαν να παρέχουν πληροφορίες για τις συνθήκες που επηρεάζουν τη μεταβλητότητα, βοηθώντας ενδεχομένως στον καλύτερο εντοπισμό των περιοχών πρόσκρουσης με βάση συγκεκριμένα εδάφη και μονοπάτια.

Έτσι, ενώ η έρευνά μας δεν προσδιορίζει την ακριβή τοποθεσία της συντριβής του MH370, υπογραμμίζει τις δυνατότητες της υδροακουστικής τεχνολογίας για την επίλυση αυτού του μυστηρίου της αεροπορίας. Με τη βελτίωση των μεθόδων μας και τη διεξαγωγή περαιτέρω πειραμάτων, θα μπορούσαμε να παρέχουμε νέες πληροφορίες για την τύχη του MH370 και να βελτιώσουμε την απόκρισή μας σε μελλοντικά θαλάσσια συμβάντα.

Οι συνεχιζόμενες προσπάθειες για τον εντοπισμό του MH370 όχι μόνο επιδιώκουν να κλείσουν τις οικογένειες που επηρεάζονται αλλά και να ενισχύσουν την ικανότητά μας να παρακολουθούμε και να κατανοούμε τα αεροπορικά ατυχήματα σε τεράστιες ωκεάνιες εκτάσεις.

Ο συγγραφέας
Usama Kadri, Αναγνώστης Εφαρμοσμένων Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ

(Πηγή: The Conversation )