Je bezpečná rádiová komunikace v letadlech?

Nebezpečí plynoucí z používání mobilních telefonů na palubách letadel je zřejmé. Proto také před odletem vždy slyšíme ne jedno, ale hned několik upozornění na nutnost vypnout mobilní telefony a další elektronická zařízení...

V nedávném článku Komunikace pár kilometrů nad zemí jsme psali o snahách zpřístupnit telefonování i přístup k Internetu pro pasažéry v letadlech – zejména za letu. Nicméně rádiová komunikace s sebou nese vždy nebezpečí rušení a toto nebezpečí je pro koexistenci uživatelské komunikace s letovými systémy akutní.

Nebezpečí plynoucí z používání mobilních telefonů na palubách letadel je zřejmé. Proto také před odletem vždy slyšíme ne jedno, ale hned několik upozornění na nutnost vypnout mobilní telefony a další elektronická zařízení (DVD přehrávače, laptopy, PDA, hry) a neponechávat je ani v pohotovostním režimu. Právě z obavy z možného rušení komunikace pilotů s řídicí věží na zemi a všech systémů na palubě letadla, které slouží k naší bezpečné vzdušné přepravě.

Proto se závažnost hrozby rušení také oficiálně zkoumala. Na konci roku 2004 americký regulátor FCC (Federal Communications Commission) vyvolal diskusi na téma budoucí potenciálních regulačních opatření, umožňujících pasažérům používat mobilní telefony a další elektronická zařízení. FCC samozřejmě není konečnou instancí v záležitostech týkajících se bezpečnosti letového provozu, musí se totiž podřídit letové správě FAA (Federal Aviation Administration). Nicméně FCC se letos chystá vydat konečné stanovisko, které by dovolilo uživatelům pracovat se svými bezdrátovými zařízeními i během letu.

Všechna elektronická zařízení totiž vyvolávají záření, a tím mohou rušit práci letových systémů na palubě. Díky popularitě přenosných komunikačních zařízení se ale původní obavy mnoha pasažérů o vlastní bezpečnost plynoucí z tohoto možného rušení jen tak rozplynuly, a tak mnozí nemají nadále pocit, že by měli být v používání těchto elektronických miláčků jakkoli omezeni. Přitom ještě neexistují studie, které by jednoznačně vyloučily tato potenciální rizika.

Chybí autoritativní reálná měření

Při zkoumání rádiového spektra uvnitř kabiny letadla se již v roce 2003 zjistilo, že pasažéři přes všechny platné předpisy FCC a FAA používají během letu průměrně alespoň jednou mobilní telefon, a to dokonce v nekritičtějších fázích, tedy při startu a přistávání. Přitom jedním z hlavních nebezpečí je narušení práce přijímačů GPS (Global Positioning System), které jsou nezbytné pro bezpečná přistání. S uvolněním přísných předpisů by se tedy již existující – sice malý – počet uživatelů rádiových přístrojů výrazně zvýšil.

V historii civilního letectví sice nenajdeme žádný případ, kdy by jako příčina letecká havárie bylo potvrzeno použití elektronického zařízení pasažéry. Nedá se tedy potvrdit ale na druhou stranu ani vyloučit souvislost havárií s aktivním používáním elektronických zařízení. Takže je třeba s veškerou opatrností předpokládat, že používání rádiových zařízení může havárii způsobit, právě kvůli rušení kritických zařízení jako GPS přijímačů. A s větším objemem rádiového provozu na palubě letadel lze rovněž předpokládat, že takové riziko se zvyšuje.

Většina nezávislých studií zkoumajících tyto vlivy je starších dvou let a rovněž postrádá přísná rádiofrekvenční měření v reálných podmínkách letů a ve spektru potřebném pro navigaci, takže je potřeba provést podrobná měření znovu a pečlivěji (a nespoléhat se na měření případně prováděná jednotlivými leteckými společnostmi). Průkazná aktuální měření pak mohou ovlivnit veřejnost a zmírnit důraznost požadavků pasažérů, kteří chtějí za každou cenu elektronická zařízení používat i během letu.

Neoficiální měření vyzařování a rušení

Březnové IEEE Spectrum popisuje testování (skryté vůči pasažérům) prováděné skupinou z Carnegie Mellon University v roce 2003 na palubě Boeing 737 ve východoamerickém vzdušném koridoru za pomoci širokopásmové antény připojené k přenosnému analyzátoru spektra umístěné v zavazadlovém prostoru nad hlavami pasažérů (viz foto).

zdroj: http://www.spectrum.ieee.org/mar06/3069

Celý systém a zaznamenávání dat byl řízen z laptopu, ale technická omezení neumožňovala monitorování více kmitočtových pásem najednou, ani změnu z jednoho pásma na jiné během letu. Monitorovací systém byl předem testován pro bezpečnou funkci, nejprve v zaparkovaném letadle, pak v provozním letu a následně za běžného civilního letu, a schválen dvěma příslušnými bezpečnostními agenturami FAA a TSA (Transportation Security Administration).

Měření se orientovalo na nejčastěji používaná pásma, především 824-849 MHz pro mobilní komunikaci (analogovou i digitální). V rámci analýzy bylo snadné identifikovat signály z CDMA (Code-Division Multiple Access) mobilních telefonů, ale podstatně hůře šlo identifikovat signály z TDMA (Time-Division Multiple Access) nebo starších analogových telefonů. Přesto se daly označit příslušné signály za mobilní, kvůli vysokým vyzařovacím hodnotám (viz obrázek). U dalších elektronických zařízení vyzařovací výkon není tak vysoký jako u mobilních telefonů, přesto se zjistila vyzařování dalších zařízení pasažérů právě v pásmu používaném GPS. V USA se navíc používá digitální systém PCS (Personal Communications Services) v pásmu 1850-1910 MHz, který není regulován ve stejném režimu jako mobilní komunikace, není proto v současnosti zakázán při letech. Dalším sledovaným pásmem bylo 806-821 MHz používané u iDEN (Integrated Digital Enhanced Network).

Jeden z nepovolených mobilních hovorů jednoho z pasažérů byl vizuálně zaregistrován a pozdější prozkoumání nasbíraných dat za letu ukázalo jasný spektrální podpis této rádiové komunikace.

zdroj: http://www.spectrum.ieee.org/mar06/3069

Spotřební elektronika schválená FCC pro Ameriku může snadno překročit bezpečný vyzařovací limit stanovený FAA pro letadla, protože předpisy obou organizací nejsou harmonizované. To zjistila i NASA svojí studií před třemi lety. Ta mj. zjistila, že intermodulace mezi některými mobilními telefony způsobila vyzařování v pásmech používaných leteckým zařízením pro GPS a vzdálené měření. Wi-Fi karty pracující podle předpisů FCC nevyhovovaly přísnějším podmínkám FAA právě v kmitočtových pásmech důležitých pro letecký provoz. Podobná zjištění platí i pro obousměrné rádiové systémy jako FRS (Family Radio Service) nebo GMRS (General Mobile Radio Service)

Komplikované navigační systémy

Moderní civilní letadla jsou vybavena množstvím složitých systémů, ale nejvíce náchylné na rádiová rušení způsobená přenosnými elektronickými zařízeními jsou právě navigační systémy. Pro leteckou navigaci se používá více takových systémů: vysokofrekvenční všesměrový systém a přistávací systém, oba pracující v pásmu kolem 100 MHz, a GPS pracující v pásmu 1200-1600 MHz. GPS je stále populárnější zejména za zhoršených povětrnostních podmínek se sníženou viditelností.

Před dvěma lety např. NASA vydala memorandum ohledně jednoho z telefonů Samsung (SPH-N300), protože způsoboval přijímačům GPS ztrátu satelitního zámku. Přitom vyzařování mobilního telefonu bylo v  mezích povolených FCC.

NASA do roku 2001 provozovala databázi ASRS (Aviation Safety Reporting System), kam se zaznamenávaly anonymní zprávy o bezpečnostních problémech leteckých posádek. Kvůli potřebě zachování anonymity bylo ze všech zpráv o výjimečných událostech potřeba složitě odstraňovat identifikační informace, takže do databáze dostalo jen necelých 20% všech došlých zpráv. V této databázi bylo možné nalézt přes 100 záznamů s informacemi o rušení způsobeném spotřební elektronikou. Z toho přes 70 prokazatelně ukázalo vazbu mezi popisem používání přenosných zařízení a vlastním rušením. V některých případech se jednalo o kritický stav systému navigace nebo nastavení. V jednom z případů došlo k 30stupňové navigační odchylce, která byla okamžitě napravena po vypnutí DVD přehrávače jednoho z pasažérů (po jeho zkušebním znovuzapnutí se chyba opakovala).

Jak z toho ven

Vše tedy vypadá na to, že nebezpečí pramenící z rádiového rušení letadlových systémů jakoukoli spotřební elektronikou existuje. Přesto však jednotlivé letecké společnosti začínají uvolňovat zákaz používat komunikační zařízení a dokonce začínají nasazovat vlastní systémy, které mají podpořit elektronickou komunikaci mezi pasažéry a zemí. Jedná se především o pracovní cesty, při nichž je potřeba mít průběžný kontakt s klienty, mít přísun aktuálních informací a možnost zrealizovat „obchod“ nejrůznějšího druhu v různou denní dobu, bez ohledu na momentální výskyt uživatele. Protože právě podniková klientela generuje nezanedbatelnou část zisků leteckých společností, je tento vývoj ve vysoce konkurenčním prostředí zcela pochopitelný.

To však v žádném případě nesmí znamenat přehlížení možných rizik. Musí se věnovat pozornost analýze těchto rizik v souvislosti s rádiofrekvenčním rušením, a to nejen na straně regulátorů, ale leteckých společností i výrobců letadel a leteckých systémů. Používané systémy se stále modernizují, takže se nelze spoléhat na studie provedené před lety, ale musí nastoupit adaptivní přístup.

Jednak by měly spolupracovat vládní úřady s průmyslem, protože zejména menší letecké společnosti nemohou vlastními silami posuzovat všechny vyvíjené systémy, a navíc by ani výsledky svého výzkumu nechtěly dát k dispozici konkurenci. A díky značnému podílu mezinárodní přepravy by se nemělo jednat jen o čistě národní programy, ale měla by nastoupit mezinárodní spolupráce.

Dále by bylo třeba průběžně sledovat a zaznamenávat bezpečnostní varovné signály, problémy a narušení leteckých systémů, která se mohou kdykoli na jakékoli trase u kteréhokoli letounu nějaké letecké společnosti odehrát. To však, jak ukázal příklad NASA v minulosti, není zrovna jednoduchý a levný úkol.

Především by se ale měla věnovat pozornost rádiovým měřením přímo na palubách letadel. Pouze průběžná analýza rádiového prostředí prostřednictvím detektorů zaznamenávaná do černých skříněk může dávat odpovědi při případných problémech či dokonce katastrofách.

Zatím však v každém případě bude nadále potřeba upozorňovat pasažéry o možných důsledcích používání elektronických zařízení v průběhu letu.

Další zdroje

Bill Strauss, M. Granger Morgan, Jay Apt, and Daniel D. Stancil, „Unsafe At Any Airspeed?,“ IEEE Spectrum, 2006;

NASA testovala vyzařování mobilních telefonů a dalších malých elektronických zařízení a výsledky jsou shrnuty v následujících zprávách:

¨      "Wireless Phone Threat Assessment and New Wireless Technology Concerns for Aircraft Navigation Radios," NASA/TP-2003-212446, 2003;

¨      "Portable Wireless LAN Device and Two-Way Radio Threat Assessment for Aircraft Navigation Radios," NASA/TP-2003-212438, 2003;

¨      "Evaluation of a Mobile Phone for Aircraft GPS Interference," NASA/TM-2004-213001, 2004.

Americká NTIA (National Telecommunications and Information Administration) provedla před několika lety dvě studie potenciálního rušení GPS způsobeného UWB (ultrawideband) systémy:

¨      "Assessment of Compatibility Between Ultrawideband (UWB) Systems and Global Positioning System (GPS) Receivers," Special Publication 01-45, U.S. Department of Commerce, 2001;

¨      "Measurements to Determine Potential Interference to GPS Receivers From Ultrawideband Transmission Systems," Report 01-384, U.S. Department of Commerce, 2001.

22. 3. 2006

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA