Radar cảnh báo chim: Bước đi mới cho an toàn hàng không dân dụng

Đối với các hãng hàng không dân dụng, việc bảo vệ máy bay trị giá hàng trăm triệu USD và hành khách trước những nguy cơ tai nạn do va chạm với chim trong quá trình bay và cất cánh hiện đang là một trong những vấn đề lớn. Trong nhiều trường hợp, máy bay va chạm với chim khi bay với tốc độ cao có thể dẫn tới nguy hiểm đến tính mạng của hành khách và phi hành đoàn. Hơn nữa, việc tai nạn do chim thường hay xảy ra ngay sau khi cất cánh, có thể gây nguy hại đến cho sự an toàn của những người dưới mặt đất và các khu dân cư lân cận.

Những thảm họa từ chim đối với ngành Hàng không

Những vụ chim đâm vào máy bay thường không chỉ giết chết nhiều loài chim, gây nguy hại đến môi trường tự nhiên mà nó còn có thể làm bị thương các phi công nếu như chúng lao thẳng vào buồng lái. Ngoài ra, trong nhiều trường hợp va chạm với chim còn là mối đe dọa nghiêm trọng tới sự an toàn của một chuyến bay bởi nhiều lúc chúng còn có thể gây hư hỏng động cơ của máy bay và dẫn tới nhiều sự cố nghiêm trọng khác.

Theo số liệu của Cục Hàng không Liên bang Hoa kỳ (FAA), mỗi năm trên toàn thế giới xảy ra đến 10.000 vụ tại nạn hàng không có liên quan đến va chạm với chim, gây thiệt hại lên tới 1,2 tỷ USD cho việc sửa chữa và chi phí chậm trễ chuyến bay.

Ngoài thiệt hại về mặt kinh tế, những tai nạn do chim gây ra còn trực tiếp ảnh hưởng đến tính mạng con người. Từ năm 1912 cho tới 2014, đã có 242 trường hợp tử vong liên quan đến việc máy bay va chạm với chim. Năm 2009, chiếc Airbus chở 155 hành khách đã đụng phải một bầy chim di cư ngay sau khi cất cánh từ sân bay LaGuardia, New York (Hoa Kỳ). Nếu không có sự tài tình và dày dạn kinh nghiệm của phi công điều khiển Chesley Sullenberger – người đã cứu sống toàn bộ hành khách trên máy bay bằng cách đáp xuống sông Hudson, vụ va chạm trên đã có thể trở thành môt trong những tai nạn thảm khốc nhất trong lịch sử hàng không Hoa Kỳ.

Các phương pháp giảm thiểu khả năng va chạm với chim bay mới chỉ gói gọn trong việc ngăn chặn những loài chim và gia cầm lớn như ngỗng hoặc vịt trời xuất hiện trong khu vực sân bay. Các sân bay hiện nay cũng đang sử dụng các phương pháp cổ điển, thậm chí là khá thô sơ nhằm xua đuổi các bầy chim ra khỏi khu vực cất cánh. Tuy nhiên, tính hiệu quả của các phương pháp còn khá nhiều hạn chế.

Hệ thống radar cảnh báo sớm sự xuất hiện của chim

Một hệ thống radar cảnh báo chim Merlin.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với sự ra đời của công nghệ hàng không mới, các sân bay lớn trên thế giới hiện đang tiến hành áp dụng việc sử dụng hệ thống radar nhằm xác định vị trí của các vật thể bay nhỏ, qua đó xác định sự nguy hiểm đối với máy bay. Nếu thành công, phương pháp trên có thể loại bỏ nguy cơ tai nạn do chim bay trước khi máy bay cất cánh.

Một trong những nghiên cứu lâu đời liên quan đến việc ngăn chặn tai nạn do chim bằng việc sử dụng radar cảnh báo đã được GS. Yossi Leshem, thuộc Đại học Tel Aviv khởi xướng. Nghiên cứu này đã giúp cho Không quân Israel giảm số vụ va chạm giữa máy bay và chim xuống còn 1/3 so với trước đấy. Cụ thể, nghiên cứu của GS. Leshem dựa trên việc áp dụng hỗn hợp các thiết bị máy bay quan sát không người lái, hệ thống quan sát chim mặt đất và các tàu lượn điện để xây dựng hệ thống dữ liệu bay của các bầy chim di cư trong thời điểm mùa thu và mùa xuân tại Israel.

Từ những quan sát trên, ông và các đồng sự đã tiến hành tìm hiểu ý nghĩa của các tín hiệu khác nhau xuất hiện trên radar, qua đó xác định được những gì đang xảy ra xung quanh khu vực không gian bay.

Điểm mạnh lớn nhất của hệ thống trên nằm ở khả năng xác định được cụ thể vị trí của các cá thể chim đơn lẻ, với trọng lượng nhỏ tới 10g trong vòng bán kính 12km. Ngoài ra, ông có thể xác định được vị trí không cụ thể của các loài chim với các kích thước khác nhau trong vòng bán kính lên tới 90km. Thông qua những dữ liệu thu thập được từ thói quen của các loài chim di cư, các máy bay sẽ có khả năng cao hơn trong việc tránh va chạm với các loài chim trên.

Dựa trên nghiên cứu của GS. Leshem, lực lượng không quân đã áp dụng việc theo dõi chim bằng radar bằng cách đưa vào phát triển hệ thống radar dựa trên phương pháp sản xuất công nghiệp, những hệ thống radar này dựa trên thiết kế của radar X-band, vốn được sử dụng bởi lực lượng hải quân trên nhiều nước và có bước sóng gần như hoàn hảo trong việc xác địch vị trí các loài chim.

Cũng dựa trên những nghiên cứu thu nhận được, hãng công nghệ Accipiter Radar Technologies (Canada) đã phát triển thành công hệ thống radar eBirdRad có thể xác định tới 100 mục tiêu trong cùng một thời điểm, với tầm hoạt động trong bán kính 11km và tầm cao 1km. Hiện tại, những radar trên đang được thử nghiệm tại căn cứ hải quân tại Ventura, California và căn cứ quân sự Elmedorf, Alaska (Hoa Kỳ). Công nghệ Accipiter’s Total Coverage được đưa ra gần đây của hãng có thể phủ sóng theo góc hình trụ với chùm tia quét lên tới 360 độ theo phương mặt đất và 90 độ theo phương cao.

Việc phổ biến của hệ thống radar cảnh báo chim cũng đang dần được nhân rộng. DeTech, một hãng công nghệ của Hoa Kỳ, hiện đang áp dụng hệ thống radar mang tên Merlin tại nhiều căn cứ quân sự cũng như dân sự khác nhau tại Mỹ. Robin radar, một hãng sản xuất các thiết bị quan sát khác cũng đang tiến hành lắp đặt các thiết bị radar cho các sân bay quân sự tại Bỉ và Hà Lan. Kết quả ban đầu cho thấy, số lượng va chạm giữa máy bay và chim đã tụt xuống một nửa với trước khi lắp đặt radar.

Tương tự như hãng Accipiter, tập đoàn Robin cũng đã tiến hành nghiên cứu tham gia thị trường hàng không dân dụng. Vào tháng 4/2013, Robin đã tiến hành một cuộc thử nghiệm với thời gian lên tới 1 năm tại sân bay Schiphol, Amsterdam. Tuy nhiên, mặc dù đem hiệu quả của các hệ thống radar trên tại các sân bay quân sự, các nhà chức trách thuộc ngành Hàng không dân sự vẫn còn tỏ ra khá hoài nghi với công nghệ mới này. Sự hoài nghi trên xuất phát từ những lo ngại về khả năng xác định các loài chim khác nhau của các hệ thống radar thử nghiệm. Ông Michael Begiel, chuyên viên thuộc Chương trình Nghiên cứu mối quan hệ và sự nguy hiểm giữa sân bay và các loài chím thuộc Bộ Nông nghiệp (Hoa Kỳ) cho biết, việc xác định rõ danh tính các loài chim sẽ giúp tăng tính hiệu quả của các loại radar, do các loài chim thường có những phản ứng khác nhau khi gặp vật thể đối diện trong lúc bay.

Dựa trên nhưng đòi hỏi trên, Viện Nghiên cứu các loài chim Thụy Sỹ đã thành công trong việc chế tạo hệ thống radar mang tên Dopple, với khả năng xác định các loại chim với độ chính xác cao, giúp cho các máy bay có thể dễ dàng tránh được các loài chim nhỏ có mặt trên tuyến bay. Hệ thống này cũng giúp cho việc đánh giá hiệu quả của các phương pháp xua đuổi chim đang được áp dụng hiện nay o