Πώς η ηλιακή ακτινοβολία καθήλωσε 6.000 αεροπλάνα – Τι συμβαίνει με τα chip στα ηλεκτρικά συστήματα

Η ανάκληση χιλιάδων Airbus A320 επανέφερε στο προσκήνιο έναν αθέατο κίνδυνο της σύγχρονης αεροπλοΐας

Η παγκόσμια οδηγία της Airbus για άμεση αναβάθμιση λογισμικού σε 6.000 αεροσκάφη της οικογένειας A320, που προκάλεσε παγκόσμια αναστάτωση, έφερε στο επίκεντρο έναν τεχνικό κίνδυνο που σπάνια συζητείται: την επίδραση της έντονης ηλιακής ακτινοβολίας στα ηλεκτρονικά συστήματα πτήσης.

Πώς όμως ένα φαινόμενο που συμβαίνει 150 εκατ. χιλιόμετρα μακριά μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργίες σε ένα σύγχρονο αεροσκάφος;

Τι είναι η έντονη ηλιακή ακτινοβολία

Η Γη βομβαρδίζεται συνεχώς από διάφορες μορφές ηλιακής ακτινοβολίας:

Ηλιακές εκλάμψεις (solar flares) – απότομες εκρήξεις ενέργειας.
Εκρήξεις στεμματικής μάζας (CMEs) – τεράστιες εκτοξεύσεις φορτισμένων σωματιδίων.
Κοσμικές ακτίνες – υπερενεργητικά σωματίδια από το διάστημα.
Συνήθως, η μαγνητόσφαιρα της Γης προστατεύει το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού. Όμως σε μεγάλα υψόμετρα κατά τη διάρκεια ισχυρών ηλιακών φαινομένων  ή σε σημεία με αδύναμο μαγνητικό πεδίο, η προστασία αυτή μειώνεται σημαντικά. Εκεί ακριβώς πετούν τα αεροσκάφη.

Γιατί τα αεροπλάνα είναι ευάλωτα

Τα σύγχρονα αεροσκάφη βασίζονται σχεδόν εξ ολοκλήρου σε ψηφιακά συστήματα:

πλοήγηση
διαχείριση κινητήρων
έλεγχος πτερυγίων και επιφανειών πτήσης
ενδείξεις οργάνων
αισθητήρες
autopilot και GPS
Όλα αυτά λειτουργούν μέσω μικροεπεξεργαστών. Όταν ένας υψηλής ενέργειας ηλιακός ή κοσμικός «κόκκος» χτυπήσει ένα chip, μπορεί να προκληθεί ένα φαινόμενο γνωστό ως: Single-Event Upset (SEU)

Ένα και μόνο σωματίδιο μπορεί να προκαλέσει:

bit flip (το 1 γίνεται 0 ή αντίστροφα)
προσωρινή αλλοίωση δεδομένων
εσφαλμένη είσοδο σε κρίσιμο υποσύστημα
σε σπάνιες περιπτώσεις, δυσλειτουργία ενός ελεγκτή πτήσης
Αυτά τα σφάλματα είναι συνήθως στιγμιαία, αλλά όταν συμβούν σε μονάδες ελέγχου (όπως ELAC ή FAC σε Airbus), πρέπει να αντιμετωπιστούν με απόλυτη ακρίβεια.

Τι μπορεί πραγματικά να πάει στραβά

Τα καταγεγραμμένα περιστατικά SEU στην αεροπορία είναι χαμηλής συχνότητας, αλλά υπάρχουν και είναι υπαρκτά:

Σφάλματα πλοήγησης – προσωρινές απώλειες ακρίβειας GPS.
Εσφαλμένες ενδείξεις σε flight computers – αλλοιωμένα δεδομένα που το σύστημα θεωρεί έγκυρα.
Προειδοποιήσεις ή παγώματα οθονών στο πιλοτήριο.
Απενεργοποίηση autopilot – όταν ο υπολογιστής δεν μπορεί να διασταυρώσει δεδομένα.
Παρεμβολές στην επικοινωνία – ειδικά σε HF ραδιοσυχνότητες για υπερατλαντικές πτήσεις.
Οι κατασκευαστές διαθέτουν πολλαπλά επίπεδα εφεδρειών. Όμως κανένα σύστημα δεν είναι απολύτως άτρωτο.

Γιατί τα σύγχρονα αεροσκάφη είναι πιο ευαίσθητα

Η τεχνολογική εξέλιξη προσφέρει ασφάλεια, αλλά αυξάνει και την πολυπλοκότητα:

Τα αεροναυπηγικά συστήματα είναι πια πλήρως ψηφιακά.
Οι μικροεπεξεργαστές γίνονται όλο και μικρότεροι και συνεπώς πιο ευαίσθητοι στην ακτινοβολία.
Η αυτοματοποίηση έχει αυξήσει την εξάρτηση από ακριβή δεδομένα. Τα αεροσκάφη παραμένουν για πολλές ώρες σε υψόμετρα με αυξημένη κοσμική ακτινοβολία.
Οι Airbus και Boeing διαθέτουν:

πολλαπλά πλεονάζοντα συστήματα
αλγόριθμους ελέγχου σφαλμάτων
προστατευμένα κυκλώματα
fail-safe λειτουργίες
συνεχείς ενημερώσεις λογισμικού
Αλλά όταν εντοπίζεται μια ευπάθεια – ακόμη κι αν είναι σπάνια – οι κατασκευαστές είναι υποχρεωμένοι να παρέμβουν άμεσα.

Γιατί τώρα;

Ο ήλιος ακολουθεί έναν κύκλο 11 ετών. Ο Ηλιακός Κύκλος βρίσκεται τώρα στο αποκορύφωμά του, προκαλώντας:

περισσότερες ηλιακές εκλάμψεις
ισχυρότερες καταιγίδες ακτινοβολίας
αυξημένες κοσμικές ακτίνες στην ανώτερη ατμόσφαιρα
Αυτό αυξάνει τις πιθανότητες παρεμβολών όχι μόνο στα αεροσκάφη, αλλά και στους δορυφόρους, στα GPS, στα ηλεκτρικά δίκτυα, στις τηλεπικοινωνίες.

Ποια μέτρα ασφαλείας εφαρμόζονται

Η αεροπορία είναι ήδη θωρακισμένη απέναντι στο φαινόμενο:

τριπλή εφεδρεία σε κρίσιμους υπολογιστές
ECC μνήμες που διορθώνουν σφάλματα
διασταύρωση δεδομένων από πολλαπλούς αισθητήρες
επαναφορά σε εφεδρικούς νόμους ελέγχου πτήσης
άμεσες οδηγίες ενημέρωσης από FAA/EASA
συνεχή software patches από τους κατασκευαστές
Οι πιλότοι εκπαιδεύονται ειδικά για:

απώλεια πλοήγησης
αποτυχία οθονών ή ενδείξεων
ξαφνική αποσύνδεση autopilot
πτήση με βασικά όργανα
διαδικασίες σε έντονα ηλιακά φαινόμενα
Η εμπορική αεροπλοΐα παραμένει εξαιρετικά ασφαλής.

Το παράδειγμα του πρώην πιλότου της Qantas

Ο Dr Ian Getley, πρώην κυβερνήτης της Qantas και κάτοχος διδακτορικού στη διαστημική ακτινοβολία, εξηγεί στο BBC ότι οι εκρήξεις στεμματικής μάζας (CME) είναι από τα πιο επικίνδυνα φαινόμενα.

Όπως λέει, όταν μία CME στέλνει πλάσμα και φορτισμένα σωματίδια προς τη Γη, αυτά δημιουργούν ακόμη περισσότερα φορτισμένα σωματίδια στην ανώτερη ατμόσφαιρα, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν ηλεκτρονικά συστήματα πάνω από τις 28.000 πόδες (8,5 χλμ.).

Ο ίδιος λέει ότι άρχισε την έρευνά του μετά από ένα περιστατικό σε πτήση Λος Άντζελες – Νέα Υόρκη το 2003, όπου βίωσε προσωπικά τις επιπτώσεις ενός τέτοιου φαινομένου.

naftemporiki.gr