جعبه سیاه هواپیما چیست؟

همه افراد نام جعبه سیاه را شنیده‌اند؛ در اغلب موارد، شنیدن نام جعبه سیاه، نشانه‌ای از رخ دادن یک حادثه ناگوار هوایی است. سقوط یک هواپیما می‌تواند برای خلبانان و مسافران آن، پایان راه باشد. هر چند، محققان وظیفه دارند تا علت سقوط را شناسایی و بررسی کنند. پیدا کردن علت سقوط ممکن است از تکرار چنین حادثه‌ای جلوگیری کند؛ به همین منظور، محققان به سراغ جعبه سیاه می‌روند که اطلاعات پرواز را در خود ذخیره کرده است. در ادامه همراه با ما باشید تا اسرار جعبه سیاه را بررسی کنیم.

در صنعت هواپیمایی، جعبه سیاه به‌عنوان «ضبط‌کننده الکترونیکی اطلاعات پرواز» شناخته می‌شود اما در کل می‌توان گفت که جعبه سیاه هواپیما، هارد دیسک‌هایی به‌شدت تقویت شده‌اند که به‌طور مداوم، همه چیز در مورد اطلاعات پرواز را ثبت می‌کنند. این ابزار در تمام وسایل نقلیه هوایی تعبیه می‌شود تا جزئیات فعالیت‌ هواپیما را در طول پرواز های داخلی و خارجی ثبت کند. این اطلاعات با الگوریتم خاصی ذخیره می‌شوند تا همیشه آخرین داده‌ها روی جعبه ثبت شده باشد.

عکاس: ناشناس

اصطلاح جعبه سیاه برای اولین بار در جنگ جهانی دوم و توسط بریتانیایی‌ها مورد استفاده قرار گرفت. نیروهای بریتانیایی که به‌طور مخفیانه دستگاه‌های الکترونیکی راداری و کمک ناوبری را توسعه داده بودند، این دستگاه‌های الکترونیکی را در داخل جعبه‌های سیاه رنگ قرار می‌دادند.

البته، هنوز به‌صورت دقیق مشخص نیست که چطور این اصطلاح در بین عامه مردم رواج پیدا کرده است. برخی بر این باور هستند که دستگاه «ضبط‌کننده الکترونیکی اطلاعات پرواز» به هنگام حادثه و آتش‌سوزی، به رنگ سیاه درآمده و بنابراین، این نام روی آن مانده است. در هر صورت، افراد متخصص از این نام برای آن استفاده نمی‌کنند.

عکاس: ناشناس

در کل، دو جعبه سیاه در هواپیما وجود دارند. این دو جعبه سیاه، ضبط‌کننده اطلاعات فنی پرواز (FVR) و ضبط‌کننده صداهای کابین و هواپیما (CVR) هستند. در هر هواپیمایی، از این دو جعبه سیاه استفاده می‌شود تا در هنگام بروز هرگونه حادثه، اطلاعات بیشتری در اختیار محققان وجود داشته باشد و آن‌ها بتوانند بر اساس این اطلاعات، علت حادثه را مشخص کنند.

تمام اطلاعاتی که توسط این دو دستگاه ضبط می‌شوند، در درون یک حافظه به نام واحدهای حافظه مقاوم در برابر حادثه یا CSMU ذخیره می‌شوند. این حافظه فضای کافی برای ذخیره کردن دو ساعت از اطلاعات رادیویی جعبه سیاه «ضبط‌کننده صداهای کابین و هواپیما» و ۲۵ ساعت از اطلاعات جعبه سیاه «ضبط‌کننده اطلاعات فنی پرواز» را دارا است.

منبع: NTSB

تقریبا در هر هواپیمایی، در درون کابین خلبان، میکروفون‌هایی کار گذاشته شده‌ است که به مکالمه میان خدمه داخل کابین گوش می‌دهند. این میکروفون‌ها همچنین هرگونه صدای ضربه و تعویض کلیدی را ضبط می‌کنند. در درون کابین خلبان تا چهار میکروفون وجود دارد که همگی آن‌ها به جعبه سیاه «ضبط‌کننده اطلاعات پرواز» متصل هستند. این چهار میکروفون شامل، هدست خلبان، هدست کمک خلبان، هدست سومین خدمه پرواز و میکروفونی در مرکز کابین برای ضبط صداهای دیگر است.

البته، قبل از ذخیره‌سازی این صداها، آن‌ها توسط یک دستگاه تقویت می‌شوند و پس از دیجیتال‌سازی در درون جعبه سیاه ذخیره می‌شوند. این جعبه سیاه، تنها دو ساعت از این صداها را ضبط می‌کند و صداهای جدید روی اطلاعات قبلی ضبط می‌شوند. علت وجود داشتن این نوع جعبه سیاه در داخل هر هواپیما، این است که بیشتر سانحه‌های هوایی ناشی از خطای انسانی هستند؛ از همین رو، تصمیم گرفتند تا در داخل کابین هواپیما، صدای خدمه پرواز را ضبط کنند تا مشخص شود آیا علت حادثه خطای انسانی بوده است یا خیر.

«ضبط‌کننده اطلاعات فنی پرواز» برای ذخیره کردن اطلاعات سیستم‌های مختلف هواپیما طراحی شده است. این اطلاعات از بخش‌ها و سیستم‌های مختلف به واحد جمع‌آوری اطلاعات می‌آیند و این واحد پس از دیجیتال‌سازی آن‌ها، اطلاعات را درون جعبه سیاه ذخیره می‌کند. پس هرگاه خلبان، کلید یا سوئیچی را تغییر می‌دهد، این اطلاعات در درون جعبه سیاه ذخیره می‌شوند. جعبه سیاه‌های امروزی قادر هستند تا بیش از صدها و هزاران رکورد را در خود ثبت کنند.

از جمله پارامترهایی که در درون جعبه سیاه «ضبط‌کننده اطلاعات فنی پرواز» ذخیره می‌شوند، می‌توان زمان، میزان فشار، سرعت سیر هوایی، شتاب عمودی، تثبیت‌کننده افقی، جریان سوخت و... را نام برد.

منبع: جت فوتوز

دو جعبه سیاه هواپیماها، اطلاعات مربوط به پرواز و همچنین صداهای کابین خلبان را ضبط و ثبت می‌کنند، از همین رو، انتظار می‌رود که آن‌ها در جلوی هواپیما قرار داشته باشند؛ اما در حقیقت، دو جعبه‌ سیاه در انتهای هواپیما واقع شده‌اند. برای این کار نیز دلیلی منطقی وجود دارد.

در اغلب سوانح، نوک هواپیما اولین نقطه برخورد آن با سطح زمین یا دریا به هنگام سقوط است و بیشترین آسیب را متحمل می‌شود. برعکس این موضوع، انتهای هواپیما، با سرعت کمتری برخورد می‌کند و آسیب کمتری می‌بیند؛ از همین رو، کاملا منطقی است که دو جعبه‌ سیاه در انتهای هواپیما قرار داشته باشند تا کمترین آسیب ممکن را متحمل شوند.

برای اینکه درباره جعبه سیاه هواپیما بیشتر بدانید، اطلاع از این نکته ضروری است که برخلاف نام آن، جعبه سیاه هواپیما، به رنگ سیاه نیست و در حقیقت، رنگ نارنجی روشن دارد. رنگ این جعبه را می‌توان می‌توان به رنگ پل گلدن گیت در سانفرانسیسکو تشبیه کرد. دلیل انتخاب این رنگ نیز این است که رنگ نارنجی در شرایط بحرانی و در سوانح کاملا آشکار است و پیدا کردن آن نسبت به بقیه رنگ‌ها سریع‌تر و آسان‌تر است.

به هنگام رخ دادن یک حادثه هوایی، جعبه سیاه ممکن است به اطراف پرتاب شود، در زیر دریا یا زیر دیگر قطعه‌های هواپیما قرار بگیرد و شناسایی آن ساده نباشد. این رنگ نارنجی، کمک می‌کند تا اشخاصی که در جست‌و‌جوی آن هستند، بتوانند آن را به سرعت پیدا کنند.

جعبه سیاه، اطلاعات پرواز را در درون خود ذخیره می‌کند؛ این دستگاه، هیچ کمکی در زمینه پیدا کردن یک هواپیمای سقوط کرده نمی‌کند. در حقیقت، بازرسان و محققان از اطلاعات ذخیره شده در درون جعبه سیاه کمک می‌گیرند تا علت وقوع حادثه را مشخص کنند.

مشخص کردن علت بروز یک سانحه هوایی، به پیشگیری از رخ دادن دوباره آن حادثه در آینده کمک می‌کند و سطح ایمنی هواپیماها بیشتر می‌شود. علاوه بر این، از اطلاعات به‌دست آمده می‌توان در دیگر وسایل حمل و نقل همچون خودرو، کشتی و قطار استفاده کرد.

منبع: NTSB

سقوط هواپیما، رویدادی بسیار وحشتناک و دلخراش است. در بسیاری از سقوط‌ها، «واحدهای حافظه مقاوم در برابر سانحه» تنها بازمانده محسوب می‌شوند. در برخی موارد ممکن است که به‌جز واحدهای حافظه، دیگر اجزای داخلی جعبه‌ سیاه از بین بروند.

این واحدهای حافظه در درون یک جعبه مستطیلی شکل و سیاه رنگ قرار گرفته‌اند؛ این جعبه مستطیلی دارای سه لایه است و در برابر حرارت شدید، ضربه‌های سنگین و فشارهای بسیار زیاد مقاومت زیادی دارد. لایه‌های این جعبه به‌ترتیب از داخل به بیرون به‌صورت زیر است:

• محفظه آلومینیومی: در دور واحدهای حافظه، لایه باریکی از آلومینیوم قرار گرفته است.
• عایق حرارتی: ماده‌ای خشک به ضخامت ۲٫۵۴ سانتی‌متر از این واحدهای حافظه در برابر گرمای شدید ناشی از آتش‌سوزی‌های پس از سقوط هواپیما محافظت می‌کند.
• پوسته فولادی ضدزنگ: پیرامون دو لایه داخلی را یک لایه فولادی ضد زنگ به قطر ۶ میلی‌متر پوشانده است. در برخی موارد، از تیتانیوم نیز برای ساخت این لایه استفاده می‌شود.

این لایه‌های محافظ، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند. اگر این لایه‌های محافظ نباشند، جعبه سیاه در هنگام حادثه دچار آسیب می‌شود و تمام داده‌های پرواز از بین خواهد رفت. از همین رو، به هنگام ساخت جعبه سیاه، آزمایش‌های زیادی روی آن صورت می‌گیرد تا از ایمنی آن اطمینان حاصل شود.

منبع: اسلش‌گیر

جعبه‌های سیاه قبل از نصب روی هواپیما، تحت آزمایش‌های ایمنی متعدد قرار می‌گیرند و فقط جعبه‌هایی که این تست‌های ایمنی را پشت‌سر می‌گذارند، در هواپیما تعبیه می‌شوند. جعبه سیاه قادر است تا حرارتی معادل ۱,۱۰۰ درجه سیلیسیوس و فشار آب تا عمق ۶,۰۰۰ متری را تحمل کند؛ اما این دستگاه‌ها نابودنشدنی نیستند. بسیاری از جعبه‌های سیاه به هنگام حادثه از بین رفته‌اند. به‌عنوان مثال، هواپیمای لایون ایر ۶۱۰ اندونزی در دریا سقوط کرد و پس از پیدا کردن دو جعبه سیاه آن، مشخص شد که حافظه آن‌ها آسیب شدیدی از آب دیده‌اند.

گاهی اوقات نیز هیچ‌گاه جعبه سیاه یک هواپیما یافت نمی‌شود و علت سقوط این هواپیماها برای همیشه یک راز باقی می‌مانند. یکی از ویژگی‌های منفی جعبه سیاه نیز همین است؛ بدون داشتن دسترسی فیزیکی به جعبه سیاه، نمی‌توان به اطلاعات آن دست پیدا کرد. برخی از افراد، خواستار آن هستند تا از یک رویکرد ضبط و ارسال داده‌ها به‌صورت آنلاین استفاده شود؛ اما این کار، نیازمند هزینه‌های زیادی است.

منبع: رویترز

همان طور که در بالا ذکر شده بود، تمام اطلاعات پرواز و صداهای ضبط شده در درون یک واحد حافظه به نام «واحدهای حافظه مقاوم در برابر سانحه» ذخیره می‌شوند. این واحد حافظه در جعبه سیاه «ضبط‌کننده اطلاعات فنی پرواز» قادر است تا ۲۵ ساعت از اطلاعاتی همچون ارتفاع، زمان، سرعت و... را در خود ذخیره کند. این به‌معنای آن است که این جعبه سیاه قادر است تا اطلاعات طولانی‌ترین پرواز جهان، یعنی پروازی از فرودگاه شانگی در سنگاپور به فرودگاه لیبرتی نیوآرک در آمریکا را ضبط کند.

جعبه سیاه «ضبط‌کننده صداهای کابین و هواپیما»، تنها دو ساعت از صدای کابین و افراد داخل آن را ضبط و نگهداری می‌کند. به هنگامی که این حافظه پر می‌شود، اطلاعات قدیمی‌تر از ابتدا حذف می‌شوند و اطلاعات جدید جای آن‌ها را می‌گیرد. با این کار، همیشه جدیدترین داده‌های پرواز در داخل حافظه قرار دارند.

منبع: NTSB

همان طور که گفته شد، جعبه سیاه به رنگ نارنجی روشن است؛ این رنگ متمایز، به جویندگان کمک می‌کند تا پس از حادثه، هرچه سریع‌تر، جعبه سیاه را پیدا کنند. زمانی که هواپیما در درون آب سقوط می‌کند، رنگ متمایز آن بسیار مفید است؛ اما پیدا کردن آن همچنان دشوار است.

علاوه بر رنگ نارنجی، جعبه سیاه به یک فرستنده رادیویی زیر دریایی نیز مجهز است که به‌شکل یک استوانه، در انتهای جعبه قرار دارد. اگر هواپیما در درون دریا سقوط کند، این وسیله، سیگنال‌های اولتراسونیک ارسال می‌کند که توسط گوش انسان شنیده نمی‌شوند؛ اما توسط سونار و تجهیزات مکان‌یابی صوتی قابل شناسایی است.

این فرستنده رادیویی زیردریایی، دارای حسگری است که با لمس آب فعال می‌شود و به‌مدت ۳۰ روز، در هر ثانیه پالس‌‌های ۳۷٫۵ کیلوهرتزی ارسال می‌کند. این فرستنده رادیویی تا عمق ۴,۲۷۶ متری قادر به فرستادن سیگنال است. البته در اتفاقی نادر، ممکن است که به هنگام برخورد، این فرستنده رادیویی از جعبه سیاه جدا شود. با پیشرفت تکنولوژی و علم، امید می‌رود که عمر باتری این فرستنده رادیویی بیشتر شود تا بتواند برای مدتی طولانی‌تر، به کار ارسال سیگنال ادامه بدهد.

منبع: NTSB

پس از پیدا کردن دو جعبه سیاه یک هواپیما، آن‌ها را به آزمایشگاه می‌برند تا بتوانند اطلاعات ذخیره شده در آن‌ها را دانلود کنند و مورد بررسی قرار بدهند. این فرایند ممکن است چندین هفته یا ماه به طول بیانجامد. انجام این کار نیازمند نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای خاصی است که توسط سازنده جعبه سیاه ارائه می‌شود.

در صورتی که جعبه سیاه آسیب ندیده باشد، بازرسان آن را به‌راحتی به سیستم‌های خود متصل و اطلاعات آن را استخراج می‌کنند. در صورتی که به هنگام حادثه، جعبه سیاه سوخته باشد یا ضربه خورده باشد، ابتدا واحدهای حافظه را از آن خارج و پس از تمیزکاری، آن‌ها را به سیستم‌های دیگر متصل می‌کنند.

در سال ۲۰۰۱ میلادی، سازمان هوانوردی بین‌المللی (ایکائو) که بخشی از سازمان ملل محسوب می‌شود، زبان انگلیسی را به‌عنوان زبان رسمی هوانوردی انتخاب کرده بود. از همین رو، زبان جعبه سیاه انگلیسی است. هر چند، هنوز از زبان فرانسوی در هوانوردی استفاده می‌شود و در برخی موارد، می‌توان عباراتی فرانسوی را روی جعبه سیاه مشاهده کرد.

روی بدنه این جعبه‌ها عبارت «ضبط‌کننده پرواز؛ باز نکنید» به زبان انگلیسی «FLIGHT RECORDER DO NOT OPEN» و فرانسوی «ENREGISTREUR DE VOL NE PAS OUVRIR» حک شده و بدنه جعبه برخلاف اسمش نارنجی‌رنگ است. حتی سطح بدنه قابلیت بازتاب نور دارد تا مکان‌یابی دستگاه لابه‌لای ویرانه‌های هواپیما راحت‌تر باشد.

منبع: اسپکتروم

در سال ۱۹۵۴ میلادی دانشمند استرالیایی، دکتر «دیوید وارن»، ایده اولیه ساخت جعبه سیاه را مطرح کرد. او این ایده را ارائه کرد که وسیله‌ای ساخته شود تا قبل از سقوط هواپیما، اطلاعات مربوط به پرواز و همچنین صداهای داخل کابین خلبان را ضبط کند تا بتوان بعدتر از این اطلاعات استفاده کرد.

او نسخه اولیه این دستگاه را در اوخر دهه ۵۰ میلادی در استرالیا ساخته بود؛ اما در این کشور چندان مورد استقبال قرار نگرفت؛ هر چند، این اختراع در دیگر نقاط جهان با اشتیاق زیادی مورد بررسی قرار گرفت. طبق گفته موزه ملی استرالیا، وارن یک نمونه اولیه ساخت که داده‌های پرواز و مکالمات کابین خلبان را ضبط می‌کرد. در ابتدا این جعبه به‌خاطر بدنه قرمزرنگش «Red Egg» یا «تخم‌مرغ قرمز» معرفی شد؛ اما بعد‌ها به‌خاطر رنگ دیواره داخلی جعبه که سیاه بود، «جعبه سیاه» نام گرفت.

علت استقبال کم از این دستگاه در استرالیا، این بوده که در آن زمان در این کشور، سانحه‌های هوایی به‌ندرت رخ می‌داد. با این وجود، در سال ۱۹۶۷ میلادی کشور استرالیا اولین کشور در جهان بود که استفاده از دو جعبه سیاه در داخل هواپیما را اجباری کرد.

اگر تابه‌حال جعبه سیاه را مختص هواپیما و وسایل نقلیه هوایی می‌دانستید، بلک باکس فقط برای هواپیما نیست. خوشبختانه در دنیای امروز بسیاری از وسایل نقلیه زمینی مجهز به تکنولوژی مشابه بلک باکس تولید و روانه بازار می‌شوند. تقریبا ۹۰ درصد خودروهای خارجی جدید ضبط‌کننده اطلاعات رویداد (EDR) دارند که دقیقا نقش جعبه سیاه خودرو را ایفا می‌کند. هدف از طراحی این بخش در ظاهر حفاظت و نظارت بر سیستم ایمنی خودرو است؛ اما در صورت وقوع سوانح رانندگی می‌توان از داده‌های EDR برای درک بهتر خرابی‌ها و تعیین مقصر سانحه استفاده کرد.

با توجه به اهمیت ضبط آخرین لحظه‌های یک سانحه، می‌توانیم مطمئن باشیم پیشرفت‌های چشمگیری در انتظار جعبه سیاه‌های امروزی باشد. در حال حاضر این ابزارها فقط داده‌های عددی و صدا ضبط می‌کنند. هنوز جای خالی فیلم ویدئویی لحظات آخر احساس می‌شود. البته سال‌ها است هیئت ملی ایمنی ترابری آمریکا (NTSB) تلاش می‌کند این ویژگی را عملی کند اما اکثر خلبان‌ها قاطعانه اجازه ضبط ویدئو نمی‌دهند. به‌‌عقیده آن‌ها ضبط تصاویر ویدئویی از فضای کابین، نقض حریم خصوصی آن‌ها بوده و داده‌های فعلی برای بررسی وضعیت سوانح کافی است.

منبع: یواس‌ای تودی