Khi nói đến sự chậm trễ và hủy chuyến bay, thủ phạm chính là thời tiết, NASA John John John nói. Ông đã nói về các vệ tinh giúp tạo ra các dự báo tốt hơn cho nhiều mối nguy hiểm hàng không khác nhau.
Chiếc máy bay này bị mất một động cơ do nhiễu loạn. Ảnh tín dụng: John Murray
Và điều đó chỉ xảy ra khi thời tiết đối lưu hoặc giông bão trong mùa hè - và những cơn bão mùa đông mạnh mẽ này - là nguyên nhân chính gây ra sự chậm trễ của việc di chuyển bằng đường hàng không và hủy chuyến bay. Những cơn bão này là một trong những thách thức lớn của chúng tôi. Ưu tiên hàng đầu ngay bây giờ là cải thiện dự báo thời tiết đối lưu, để hiểu rõ hơn về chính xác vật lý trong các đám mây đối lưu. Tại sao một số đám mây dường như phát triển trong khi những đám mây khác tặng, mặc dù các điều kiện có thể trông rất giống nhau? Vệ tinh có thể cung cấp cho chúng ta những hiểu biết cho thấy thực sự không nhất thiết phải như vậy.
Nghiên cứu cơ bản mà NASA thực hiện được đưa vào sản xuất dự báo tốt hơn cho nhiều mối nguy hiểm hàng không khác nhau. Nó có thể là đóng băng hoặc nhiễu loạn hoặc giông bão. Bằng cách kết hợp các ứng dụng dựa trên vệ tinh vào dự báo thời tiết đối lưu, bạn có thể cải thiện đáng kể các dự báo. Những điều này có thể liên quan, ví dụ, cường độ và vị trí của giông bão, hoặc mưa lớn và các yếu tố khác thường liên quan đến bão mạnh. Thông tin được cung cấp bởi Dịch vụ thời tiết quốc gia dưới các hình thức tư vấn hoặc cảnh báo khác nhau. Và thông tin đó được các hãng hàng không sử dụng để định tuyến máy bay của họ một cách hiệu quả nhất.
Hãy cho chúng tôi về đóng băng trong chuyến bay. Chương trình Khoa học Ứng dụng NASA NASA giúp cả máy bay thương mại và tư nhân ngăn chặn đóng băng như thế nào?
Đóng băng trong chuyến bay có xu hướng xảy ra bất cứ nơi nào bạn có nước lỏng siêu lạnh. Trong khí quyển, nước có thể tồn tại ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với đóng băng miễn là có một bề mặt hoặc một loại hạt nhân nào đó để nước tạo thành tinh thể băng. Trong các phần của khí quyển, bạn có rất nhiều nước lỏng lơ lửng, bởi vì không có bất kỳ sol khí nào như các hạt bụi. Vì vậy, trong những khu vực của khí quyển, nước có thể hình thành nên các tinh thể băng. Nó có những khu vực nước lỏng siêu lạnh cực kỳ nguy hiểm cho máy bay nhỏ.
Máy bay sau khi đóng băng. Ảnh tín dụng: John Murray
Khi một chiếc máy bay hàng không chung nhỏ bay qua một trong những đám mây này, về cơ bản nó sẽ trở thành bề mặt tạo mầm cho tất cả nước siêu lạnh. Vì vậy, bạn có được sự tích tụ rất nhanh của một lớp băng trên máy bay. Đóng băng là một hiện tượng mà rất nguy hiểm đối với máy bay hàng không chung nhỏ. Nó là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra sự cố trong số đó. Có rất nhiều mối quan tâm về đóng băng, cả ở FAA và trong cộng đồng hàng không. Nó rất khó đối với bất kỳ loại công nghệ đơn lẻ nào để phát hiện các khu vực của khí quyển nơi có thể xảy ra đóng băng trong chuyến bay.
Thách thức là tìm ra những khu vực nước lỏng siêu lạnh này và cố gắng đo nồng độ nước mà chúng tôi phát hiện. Máy bay thực sự rất giỏi trong việc thực hiện nó, nhưng đó không thực sự là cách ưa thích để tìm những khu vực này. Vệ tinh đã được chứng minh là đặc biệt hiệu quả, bởi vì chúng ta có thể xem xét các thuộc tính của đám mây bằng vệ tinh. Cho dù đó là chất lỏng hay nước hay khí mà chúng tôi đang xử lý, chúng ta có thể thấy nhiệt độ là bao nhiêu. Vì vậy, chúng ta biết rằng nếu nó siêu lạnh, và chúng ta cũng có thể suy ra đường kính của các giọt. Điều đó giúp chúng tôi biết loại ảnh hưởng nào đối với máy bay.
Với máy bay thương mại lớn, nhân tiện, vấn đề thường là khử băng trên mặt đất. Điều quan trọng là phải lấy chất lỏng đóng băng đúng trên máy bay - và đưa nó lên đó đủ gần để cất cánh - để máy bay không quá nặng và có thể cất cánh an toàn. Trong một số trường hợp đóng băng trên máy bay không ảnh hưởng đến máy bay thương mại lớn. Có một sự cố khoảng 20 năm trước, một chiếc máy bay đã đi vào Potomac ngay bên ngoài Washington, D.C., và nó rất nặng với đóng băng. Vì vậy, nó không phải là chưa từng nghe thấy cho máy bay thương mại gặp phải đóng băng trên máy bay.
NextGen là gì và NASA tham gia vào nó như thế nào?
NextGen là hệ thống vận chuyển hàng không thế hệ tiếp theo. Bộ Giao thông vận tải bắt đầu kêu gọi nó vào năm 2003. Nhu cầu về năng lực hệ thống không phận đã nhanh chóng vượt xa khả năng của quốc gia để đáp ứng nhu cầu đó. Một số cơ quan - Bộ Giao thông Vận tải, Bộ Thương mại, NASA, Bộ Quốc phòng, Bộ An ninh Nội địa và các cơ quan khác, cùng với Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ của Nhà Trắng - đã được yêu cầu giải quyết vấn đề.
Vì vậy, ý tưởng đằng sau NextGen, về cơ bản, là chúng ta sẽ cần phải có sức chứa cao hơn nhiều cho việc di chuyển bằng đường hàng không. Chúng tôi sẽ phải đặt nhiều máy bay ở những khu vực nhỏ hơn. Hệ thống này, tại thời điểm này, hoạt động gần công suất của nó. Chúng tôi chứng minh rằng mỗi lần có một cơn bão mùa đông. Nếu bạn có bất kỳ loại gián đoạn nào, nó chỉ xếp tầng qua hệ thống. Bạn mất khả năng đáp ứng nhu cầu trên hệ thống. Vì vậy, nếu bạn tăng gấp đôi, hoặc gấp ba, số lượng máy bay cần chiếm giữ cùng một không phận, bạn có thể thấy vấn đề sẽ là gì.
Là một phần của nhóm này, NASA - và cụ thể là Chương trình Khoa học Ứng dụng - đang giúp cải thiện thông tin thời tiết chúng ta có và phát triển hệ thống thời tiết NextGen để chúng ta có thể xác định chính xác hơn tất cả các mối nguy hàng không mà hiện hữu. Chúng tôi có thể vận hành máy bay an toàn trong không phận mật độ cao hơn. Nói cách khác, chúng tôi sẽ có thể đặt máy bay gần nhau hơn rất nhiều.
Chúng tôi sẽ cần thông tin tốt hơn đáng kể so với hiện tại về vị trí của bão, nơi có các khu vực nguy hiểm thực tế và về các hạn chế được đặt trên hệ thống không phận đó vì những mối nguy đó. Đây là một vấn đề khá phức tạp mà chúng tôi đang cố gắng giải quyết, nhưng vai trò của NASA thông qua chương trình khoa học ứng dụng là cố gắng đảm bảo rằng chúng tôi có thông tin tốt nhất về thời tiết đối lưu và đóng băng, nhiễu loạn và các loại rủi ro hàng không khác để NextGen sẽ có khả năng.
Làm thế nào khác các vệ tinh quan sát trái đất được sử dụng để nghiên cứu khí quyển?
Chúng tôi sử dụng các vệ tinh quan sát Trái đất để nghiên cứu, ví dụ, các thuộc tính của đám mây. Điều đó rất quan trọng bởi vì vệ tinh có thể cho chúng ta biết trên một khu vực rất lớn chính xác những gì xảy ra trong đám mây. Các nhà khoa học cần thông tin này để dự báo thời tiết tốt hơn và hiểu rõ hơn về khí hậu. Họ đang xem xét các đặc tính của đám mây như thành phần thực tế của các đám mây, dù chúng là mây băng, mây khí hay mây nước lỏng, nhiệt độ của những đám mây đó là gì, quá trình vật lý đang diễn ra trong những đám mây đó .
Hãy cho chúng tôi biết về các công cụ trên các vệ tinh, được sử dụng để nghiên cứu các đám mây.
Một thứ đã cung cấp cho chúng tôi thông tin đặc biệt thú vị trong thập kỷ qua là một thiết bị có tên MODIS, Máy đo quang phổ hình ảnh độ phân giải vừa phải bay trên các vệ tinh Terra và Aqua của chúng tôi. Hình ảnh đó đã cho phép chúng ta nhìn vào các đám mây với nhiều chi tiết hơn chúng ta từng có thể làm như vậy trước đây. Vì vậy, chúng tôi đã có thể tạo ra các ứng dụng dành riêng cho trình chụp ảnh giúp chúng tôi hiểu các quy trình động trong đám mây tốt hơn nhiều.
Các vệ tinh quan sát Trái đất của NASA. Tín dụng hình ảnh: NASA
Chúng ta có các vệ tinh như vệ tinh CALIPSO của chúng ta, nó bay trên nắp, rất giống với radar. Tuy nhiên, nó sử dụng ánh sáng laser phản xạ trái ngược với năng lượng vô tuyến phản xạ để xác định cơ bản các đặc tính của sol khí và mây và sự phân bố của chúng trong khí quyển. Vì vậy, chúng ta có thể tìm hiểu rất nhiều thông tin bổ sung bằng cách xem dữ liệu khai thác.
Và thứ ba, chúng tôi nghiên cứu hóa học khí quyển với một số vệ tinh. Một trong những công cụ thú vị nhất đối với các nhà khoa học, một trong những công cụ hữu ích nhất mà chúng tôi đã sử dụng gần đây, là công cụ OMI, là Công cụ giám sát Ozone trên vệ tinh Aura của chúng tôi. Với OMI chúng ta có thể hiểu rõ hơn về hóa học khí quyển. Chúng ta có thể tìm kiếm sulfur dioxide từ núi lửa. Bạn có thể xem xét phát thải các chất ô nhiễm, các loại hóa chất, hóa chất khác nhau mà chúng ta gọi là NOx và SOx là nitrat và sulfate và aerosol của chúng. Và tất nhiên mục đích chính của công cụ là nghiên cứu hành vi của tầng ozone. Chúng tôi theo dõi sự suy giảm tầng ozone ở khu vực Nam Cực.
Điều gì là điều quan trọng nhất mà bạn muốn mọi người biết hôm nay về Chương trình Khoa học Ứng dụng của NASA?
Trong nhiều năm, các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách công và tất cả mọi người đều rất lo lắng rằng nó rất khó - nếu không thể - cho rất nhiều nghiên cứu khoa học cơ bản thực sự quan trọng để chuyển sang hoạt động trong thế giới thực. Có một báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia khoảng một thập kỷ trước, trong đó Viện hàn lâm gọi vấn đề này là thung lũng tử thần. Quay trở lại năm 2002, Chương trình Khoa học Ứng dụng của NASA đã được đưa lên mạng về cơ bản để kết nối thung lũng đó - để cho phép cơ bản quan trọng nghiên cứu để chuyển đổi, để đưa nó vào hoạt động - bắc cầu cho thung lũng tử thần. Chúng tôi có quan hệ đối tác quan trọng với Dịch vụ thời tiết quốc gia và FAA và các cơ quan khác, và các ứng dụng và dữ liệu của Khoa học ứng dụng NASA rõ ràng đã tạo ra sự khác biệt lớn.
Hôm nay chúng tôi xin cảm ơn Chương trình Khoa học Ứng dụng của NASA, làm việc để khám phá và chứng minh những ứng dụng và lợi ích sáng tạo của dữ liệu và công nghệ khoa học Trái đất của NASA.