Näyte luvusta 13: "Kuka siellä?"

2019-01-03 [Petri]

Nelivuotias kalifornialainen kotikissa nimeltä George katosi 23. kesäkuuta 1995 Sonoman piirikunnassa. Sen isäntäperhe vietti seuraavat kuusi kuukautta jakaen julisteita, joissa tarjottiin 500 dollarin palkkiota Georgen löytymiseen johtavista tiedoista. He soittelivat myös kaikkiin seudun löytöeläintaloihin siltä varalta, että George olisi toimitettu johonkin niistä.

Kissasta ei löytynyt jälkeäkään, ja lopulta omistajat lopettivat sen etsinnät.

Kolmetoista vuotta myöhemmin he kuitenkin saivat puhelinsoiton Sonoman piirikunnan löytöeläintalosta: sinne oli tuotu kulkukissa, joka näytti olevan juuri yli vuosikymmentä aiemmin kadonneeksi ilmoitettu George.

George oli nyt 17-vuotias, mikä on erittäin kunnioitettava ikä kissalle, ja se oli surkeassa kunnossa: sillä oli toksoplasmoosi ja hengitystietulehdus, ja se painoi alle kolme kiloa, noin puolet normaalin kissan painosta.

George oli selvästi pitänyt hyvää vauhtia kaikkien yhdeksän henkensä kanssa kolmentoista vuoden aikana, ja viimeinenkin niistä oli nyt viiksikarvan varassa: normaalisti näin huonokuntoinen iäkäs kissa tuskin löytäisi uutta kotia, joten seuraava vaihe olisi ollut sen lopettaminen löytöeläintalon sääntöjen mukaisesti.

Tältä kohtalolta George säästyi siksi, että sen väljänä roikkuvan niskanahan alta löydettiin riisijyvän kokoinen radiotaajuinen etätunniste (RFID, Radio Frequency Identification), johon arkipuheessa viitataan yleensä sanalla ”siru”. Siihen tallennettu sarjanumero oli myös Yhdysvaltojen kansallisessa eläinrekisterissä – samoin kuin Georgen isäntäperheen yhteystiedot.

Kun uusi eläin saapuu löytöeläintaloon, aivan ensimmäiseksi tarkistetaan, onko sillä RFID-tunnistetta. Tämä voidaan tehdä eläimeen koskematta liikuttamalla käsikäyttöistä lukulaitetta sen niskan yläpuolella, mikä on sirun tavallisin sijoituspaikka. Georgen isäntäperhe oli ollut riittävän kaukonäköinen pyytäessään eläinlääkäriä asentamaan tunnisteen Georgen niskaan lähes kaksi vuosikymmentä aiemmin, ja tämä eläimelle harmiton operaatio saattoi Georgen lopulta takaisin kotiin.

Pelkästään yhdysvaltalaisiin löytöeläintaloihin tuotiin arviolta 5–7 miljoonaa kulkukissaa ja -koiraa vuonna 2016, ja vain viidesosalla niistä oli RFID-tunniste, joten vuosittain miljoonien lemmikkien tarina päättyy paljon Georgen tapausta surullisemmin.

Kaikkien etätunnistustekniikoiden äiti, tutka, keksittiin 1930-luvun alkuvuosina. Tätä uutta tapaa selvittää kohteiden sijaintia tutkittiin samaan aikaan ahkerasti Yhdysvalloissa, Isossa-Britanniassa, Ranskassa, Saksassa, Hollannissa, Neuvostoliitossa, Italiassa ja Japanissa.

Tutka oli avainasemassa toisen maailmansodan aikana Ison-Britannian ilmasodassa. Vuonna 1940 Englannin rannikolle nousi joukko antenneja osana Chain Home -verkostoa, alkeellista tutkajärjestelmää, jonka tehtävä oli antaa Kuninkaallisille ilmavoimille (Royal Air Force, RAF) sen epätoivoisesti tarvitsemia ennakkovaroituksia saksalaisten hyökkäyksistä. Saksan ilmavoimilla Luftwaffella oli neljä kertaa enemmän lentokoneita kuin RAF:llä, joten tilannetta ilmassa pyrittiin kaikin keinoin tasoittamaan, etenkin kun saksalaisten maihinnousua Britteinsaarille pidettiin välittömänä uhkana.

Chain Home onnistuikin loistavasti tehtävässään. Sen avulla RAF kykeni lähettämään oikean määrän hävittäjiä oikeisiin paikkoihin vastaanottamaan lähestyviä pommikoneita, ja seurauksena taistelutilanne alkoi tasoittua: RAF ampui alas kaksi saksalaiskonetta jokaista menettämäänsä hävittäjää kohden.

Britannian tehokkaan puolustuksen vuoksi Saksa ei pystynyt varmistamaan ilmaherruutta Englannin kanaalin yllä vuoden 1940 kuluessa, ja maihinnousun uhka hälveni. Englantilaisten onneksi saksalaiset eivät olleet tietoisia siitä, että vaikka alas ammuttujen koneiden suhdeluku olikin rajusti kallellaan Englannin hyväksi, RAF menetti silti koneita niin nopeasti, että Luftwaffen voitto olisi ollut väistämätön.

Tilanteen kääntymiseen vaikutti myös Adolf Hitlerin päätös muuttaa sotastrategiaa. Kun englantilaiset pommikoneet ensi kertaa onnistuivat iskemään saksalaisiin kaupunkeihin, voittamattomina itseään pitäneet natsit kärsivät kovan moraalisen kolauksen. Vaikka pommitusten aiheuttamat varsinaiset tappiot olivat vähäisiä, Hitler määräsi nyt Luftwaffen keskittymään siviilikohteiden, erityisesti Lontoon, pommitukseen. RAF:n tukikohdat ja tutka-asemat poistuivat hyökkäyskohteiden listalta, mikä antoi RAF:lle juuri sopivasti aikaa lisätä käytössään olevien lentokoneiden määrää.

Vaikka Chain Home -verkosto olikin seurauksiltaan merkittävin tutka­tekniikan sovellus toisessa maailmansodassa, kaikki sodan osapuolet kehittivät kuumeisesti omia järjestelmiään. Saksalla oli oma, varsin tehokkaaksi osoittautunut ja edistyksellinen Freya-järjestelmänsä. Se näytti kykynsä jo joulukuussa 1939 tunnistaessaan RAF:n 22 pommikoneen laivueen, joka suuntasi kohti Wilhelmshavenia. Vaikka koneet ehtivät pudottaa pomminsa ja kääntyä paluumatkalle ennen kuin saksalaiset hävittäjät saivat ne kiinni, vain puolet laivueesta palasi ilman vaurioita. Saksa taas menetti operaatiossa vain kolme hävittäjää, jotka Freyan tuottaman paikkainformaation avulla oli onnistuneesti ohjattu katkaisemaan vihollislaivueen paluumatka.

Aiempaa tarkempi tutkateknologia perustui mikroaaltoihin, joita tuotettiin vastikään keksityllä magnetronilla. Nopeuttaakseen järjestelmän kehitystä englantilaiset tutkijat yhdistivät voimansa yhdysvaltalaisten kollegojen kanssa. Englantilaisten erittäin salaiset tekniset suunnitelmat luovutettiin yhteisen tutkimuslaboratorion käyttöön, joka toimi MIT-yliopiston (Massachusetts Institute of Technology) yhteydessä Cambridgessa Yhdysvaltojen itärannikolla. Tämä poikkeuksellinen yhteistyö sotateknologian alalla käynnistettiin jo vuotta ennen kuin Yhdysvallat tuli mukaan toiseen maailmansotaan.

Mikroaaltojen avulla tutkan erottelukykyä ja havaintoetäisyyttä pystyttiin parantamaan. Ennen kaikkea mikroaaltotutkat olivat merkittävästi edeltäjiään pienempiä, joten ne voitiin asentaa jopa lentokoneisiin. Brittiläis-amerikkalaisella yhteistyöllä kehitetyt tutkat osoittautuivat tehokkaiksi apuvälineiksi sodankäynnissä laivoja sekä pinnalla kulkevia sukellusveneitä vastaan.

Tutka perustuu lyhyisiin radiopulsseihin. Ne lähetetään voimakkaasti suuntaavasta ja tavallisesti myös pyörivästä antennista, jota käytetään sekä lähetykseen että vastaanottoon. Lähetyspulssi heijastuu takaisin sen suunnassa olevista kohteista, ja vaikka radiosignaali kulkeekin valon nopeudella, tämä äärimmäisen lyhyt aika lähtevän ja palaavan pulssin välillä voidaan mitata ja laskea kohteen etäisyys sen perusteella. Antennin senhetkinen lähetyskulma taas kertoo kohteen suunnan.

Tutka on tehokkaimmillaan havaittaessa joko ilmassa tai merellä sijaitsevia kohteita, mutta sitä voidaan soveltaa myös maanpäällisiin kohteisiin: monilla suurilla lentokentillä on käytössä erityinen maaliikennetutka, jonka avulla lennonjohto kykenee koko ajan seuraamaan kentällä lähtöön valmistautuvien ja sinne saapuneiden koneiden liikkeitä.

Vaikka tutka osoitti hyötynsä toisessa maailmansodassa, sen käyttökelpoisuutta rajoitti edelleen yksi ongelma: tilanne ilmassa muuttui jatkuvasti, joten jos havaittiin useampi lähestyvä lentokoneiden ryhmä, saattoi olla vaikea selvittää, mitkä niistä olivat vihollisen pommittajia ja mitkä puolestaan omia, paluumatkalla olevia koneita.

Saksalaiset lentäjät ja tutkateknikot huomasivat, että jos hävittäjien siipiä heilutettiin, tutkan paluusignaali muuttui vähäisesti mutta selkeästi. Näin kotiin palaavat lentäjät pystyivät viestittämään, että kyse oli omien ilmavoimien koneista. Britit veivät tämän vielä pidemmälle lisäämällä koneisiinsa erityisen transponderin, joka tutkapulssin vastaanottaessaan lähetti ylimääräisen pulssin samalla taajuudella. Paluusignaali oli siten merkittävästi normaalia vahvempi, joten transponderin sisältävät koneet erottuivat selkeästi tutkan näytöllä.

Tutkan ja siihen vastaavan transponderin yhteistoimintamallin mukainen radioteknologia on edelleen niin siviili- kuin sotilasilmailunkin tunnistusperiaatteena.

Moderneissa ilmavalvontatutkissa on kaksi eri toimintatasoa:
Ensiötutka eli primääritutka toimii kuten edellä kuvattu perustutka, tuottaen tiedon kohteen etäisyydestä ja suunnasta. Korkeuden se kuitenkin arvioi varsin epätarkasti, eikä se kykene yksilöimään tutkaheijastuksen kohdetta: tiheä lintuparvi saattaa tuottaa samanlaisen heijasteen kuin lentokone.

Toisiotutkan eli sekundääritutkan lähettämä pulssi puolestaan ohjaa lentokoneisiin asennettuja transpondereita: ne vastaavat kyselyyn koodatulla radioviestillä, josta ilmenee koneen tunniste ja lentokorkeus.

Lähes jokaisella lentoasemalla tai sen läheisyydessä on nähtävissä pyörivä tutkajärjestelmä, jossa kaarevan primääritutkan antennin yläpuolelle on asennettu pienempi ja usein suorakaiteen muotoinen sekundääritutkan antenni.

Lennonjohto saa selkeän ja reaaliaikaisen kuvan lentojen tilanteesta yhdistämällä näiden kahden järjestelmän tiedot: koneiden etäisyydet, korkeudet ja tunnisteet näkyvät yhdellä näytöllä, ja niiden keskinäiset suunnat ja nopeudet voidaan selvittää toistuvien mittausten perusteella. Tämän ansiosta tutkajärjestelmä kykenee tuottamaan lennonjohtajille varoituksen mahdollisista törmäyksistä useita kymmeniä sekunteja etukäteen.

Lähes kaikki suuremmat lentokentät määräävät valvonta-alueellaan sijaitsevat lentokoneet pitämään transponderinsa päälle kytkettyinä, ja on vaikea keksiä laillista syytä siihen, miksi transponderit pidettäisiin normaalitilanteessa koskaan pois kytkettyinä lennon aikana. Tämä on erityisen tärkeää siksi, että matkustajakoneissa on nykyisin törmäyksenestojärjestelmä (TCAS, Traffic Collision Avoidance System), jota käyttävät lentokoneet paitsi sisältävät transponderin, myös tuottavat sekundääritutkan signaaleja vastaavia radiopulsseja. Näin ollen TCAS kykenee selvittämään kaikkien lähistöllä olevien koneiden sijainnit ja lentosuunnat, ja kahden TCAS-järjestelmällä varustetun koneen ollessa törmäysvaarassa molempien koneiden lentäjät saavat selkeät automaattiset ääniohjeet törmäyksen estoon tarvittavista suunnan ja korkeuden muutoksista.

Tämä on jälleen yksi osoitus siitä, miten sähkömagneettisten aaltojen avulla voidaan lisätä turvallisuutta erittäin monimutkaisissa ja jatkuvasti muuttuvissa tilanteissa. Toisaalta jos tekniikka jostain syystä pettää, tulokset voivat olla katastrofaaliset.

GOL Transportes Aéreos -yhtiön lento numero 1907 nousi ilmaan Manauksen kentältä päiväntasaajan tuntumasta 29. syyskuuta 2006. Se suuntasi kohti etelää päämääränään Brasilian pääkaupunki Brasília. Koneen kokeneelle miehistölle ja monille sen 154 matkustajasta tämä oli rutiininomainen lento reitillä, joka oli varsin harvaan liikennöity: kolmen tunnin matkan aikana reitin muut koneet voitiin usein laskea yhden käden sormilla. Lennon kalustona toimi uutuuttaan kiiltävä Boeing 737-800, joka oli otettu käyttöön vain kolme viikkoa aiemmin.

Muutamaa tuntia ennen GOL-yhtiön lennon lähtöä juuri tehtaalta valmistunut Embraer Legacy -yksityissuihkukone oli noussut ilmaan Embraerin kotikentältä São José dos Camposista ja aloittanut matkansa kohti uutta kotiaan Yhdysvalloissa. Legacyn ensimmäinen kohde oli tankkauspiste Manauksessa, ja sen lentosuunnitelma ohjasi koneen ensin kohti Brasíliassa sijaitsevaa VOR-majakkaa, jonka ohitettuaan se jatkoi kohti Manausta (VOR-teknologiasta ks. luku 6).

Hieman alle kahden tunnin matkanteon jälkeen lento 1907 oli 37 000 jalan korkeudessa Mato Grosson viidakon yläpuolella, kun sitä vastaan tulleen Legacyn siipiuloke osui keskelle Boeingin vasenta siipeä.

Törmäyksen seurauksena Boeingin siipi katkesi, kone kääntyi hallitsemattomaan syöksyyn ja hajosi osittain ilmassa ennen putoamistaan keskelle sademetsää. Kukaan koneessa ei selviytynyt hengissä.
Myös Legacyn siivenkärki ja korkeusvakaaja vaurioituivat törmäyksessä, mutta koneen viisihenkinen miehistö onnistui tekemään hätälaskun läheiselle Brasilian ilmavoimien sotilaslentokentälle.

Kuinka on mahdollista, että kaksi uudenkarheaa lentokonetta, joissa molemmissa oli paras mahdollinen TCAS-järjestelmä, törmäsi toisiinsa valvotussa ja vähän liikennöidyssä ilmatilassa?

Permalink: https://bhoew.com/blog/fi/57