Jak se řídí letadla ve vzduchu. Od ručního vysílání z paluby přes odpovídače po datové přenosy

Aerolinková doprava se přibližně v té podobě, jak ji známe dnes, začala rozvíjet po druhé světové válce, kdy kombinace dramatického vývoje letecké techniky v průběhu války a levných letadel z armádních přebytků po jejím skončení způsobila, že se letectví stalo výrazně dostupnějším.

S mapou v ruce z bodu A do bodu B

Krátce po válce takřka neexistovaly radionavigační body, létalo se tedy podle klasické topografické mapy z bodu A do bodu B. Jediným prvkem řízení letového provozu byla možnost letadlo sledovat rádiovým zaměřením: radiotelegrafista na palubě zaklíčoval (začal vysílat) a na zemi jej z alespoň dvou stanic zaměřili, tedy určili jeho azimut (úhel mezi severem, stanicí a letadlem).

Během 50. a 60. let pak došlo k intenzivní výstavbě takzvaných nesměrových majáků (NDB, non-directional beacon) a navazujícího vytvoření letových cest, tedy myšlených spojnic mezi nimi. Navigace pomocí NDB fungovala přesně opačně než zaměření ze země: majáky neustále vysílaly signál a azimut odečetl navigátor v letadle. Letoun pak letěl po letových cestách a řídícím vždy hlásil, když nějaký maják přeletěl. Dispečer pak musel mít přehled, kolik letadel se mu k jakému majáku blíží, a zajistit, aby všechna letadla, která se mají nad majákem minout, byla v různých výškách. Takové řízení se nazývá procedurální, protože všechna letadla postupují podle předem daného postupu a postupně hlásí, jak jej plní.

S krátkým zpožděním se koncem 50. let začínají objevovat první civilní primární radary, tedy zařízení, která vyšlou rádiový paprsek a následně, poté, co ten se odrazí od nějakého cíle, zaznamenají jeho opětovné přijetí. Oním cílem je ideálně letadlo, ale zejména v první generaci radarů to byly také dešťové mraky nebo terén. Tyto odrazy poté řídícímu zobrazí na zobrazovacím zařízení, což byly zpočátku analogové katodové obrazovky, dnes se signál digitalizuje a zobrazuje na moderním LCD displeji. Z primárního radaru řídící vidí pouze azimut a vzdálenost cíle (letadla), nemá ale informaci o výšce ani nemá jak rozlišit, zda se jedná o letadlo například ČSA, nebo British Airways.

Tento problém řeší až v 70. a 80. letech rozmach takzvaných sekundárních radarů, což vlastně radary vůbec nejsou. Jedná se o dvojici vysílač a odpovídač, kdy pozemní vysílač vyšle dotaz „kdo je tady“ – a odpovídače v dosahu (přesněji pouze ty ve správném místě vyzařovacího diagramu, takže lze opět určit směr a vzdálenost) mu odpoví svým kódem, o pár let vývoje později i výškou.

Uhlídat všechny tyto zařízení bylo možné, když se po nebi pohybovalo pár letadel, ale s narůstajícím provozem bylo nezbytné data sloučit (couplovat, z anglického couple, spojit) a zobrazit na jednom místě. Což se dělo a děje pomocí počítačů.

Řízení letového provozu v 21. století

Vývoj lokalizačních technologií se totiž rozhodně nezastavil s odpovídačem sekundárního radaru, právě naopak. Bylo čím dál jasnější, že technologie z druhé světové války (odpovídače mají základ v zařízeních pro rozpoznání přátelských letounů, tzv. IFF, Identification Friend or Foe) jsou pro řízení provozu s takovou hustotou nedostatečné. Primární radary byly nepřesné, sekundární zase neposkytovaly dostatek informací, a navíc se vzájemně rušily.

Zároveň s postupující komputerizací letounů došlo k zásadnímu převratu: letadla najednou věděla, kde se nacházejí, lépe než pozemní radiolokátory. Ať už díky systémům prostorové navigace (kdy palubní počítač sám vyhodnocuje svou polohu na základě dostupných radionavigačních zařízení), nebo později GPS začalo být výhodnější, aby letadla posílala na zem nejen svou výšku jako doposud, ale i polohu a další data jako rychlost, letěný kurz či nastavení autopilota (díky tomu může řídící mimo jiné odhalit, pokud pilot nastaví něco jiného, než má přikázáno). Tento standard se nazývá ADS-B a hlavně díky němu mohl vzniknout oblíbený web Flightradar24.com; letadla totiž svoji polohu vysílají automaticky (bez výzvy) a nešifrovaně. K jejich „odposlechnutí“ stačí přijímač za několik stokorun.

Historie radarové techniky v Československu. Co o ní víte?

A když už se přenášela komplexní data z letadla na zem, bylo jen otázkou času, kdy se začnou vysílat i opačným směrem. I to má celou řadu výhod: místo aby pilot poslouchal hlas řídícího, kdy může část informací přeslechnout, a následně tyto pokyny zadával do autopilota (opět s možností chyby), se mu nyní na palubním počítači přímo objeví, co po něm řídící chce, a na pilotovi je to jen posoudit a „odkliknout“. Kromě ulehčení práce je výhodou i efektivnější využití vysílacího pásma, datový přenos je řádově kratší než lidské „vykecávání se“.

K obratu ale došlo i u technologie na určení polohy starších či menších letadel, jež nejsou takovými palubními počítači vybavena. I pro ně se totiž místo drahých primárních radarů začalo využívat levnějších sekundárních. Moderní přenosové a synchronizační systémy totiž umožnily používat tzv. multilateraci, tedy princip, kdy pokud je systém schopen zaznamenat příjem signálu na alespoň čtyřech místech a zároveň je schopen určit časový posun příjmu těchto signálů, může určit přesnou polohu jeho zdroje.

Primární radary se tak dnes používají jen jako záloha a s výjimkou Ruzyně jimi již česká letiště nejsou pro řízení letů ve svých okrscích vybavena (zůstávají však pro sledování letounů na pojížděcích drahách na zemi a jako záloha pro sledování traťových letů).