El cielo digital

Todas las noches entre las 11:30 p.m. ya las 2:30 a.m., jets casi sin ventanas con colas marrones distintivas convergen en Louisville, KY. Uno por uno, alrededor de 90 aviones de la flota de United Parcel Service aterrizan en el centro de distribución de la compañía que flanquea el aeropuerto de Louisville, arrojan unos 600.000 paquetes, se recargan y vuelven a volar. El sistema es notablemente eficiente y ha ayudado a mantener a UPS en el aire como la novena aerolínea más grande del país.



Pero con la expansión del negocio de entrega de paquetes y el creciente abarrotado de cielos de medianoche sobre Louisville, UPS está recurriendo a una nueva tecnología para reducir las llegadas y salidas. En un experimento radical que puede dar una idea del futuro del control del tráfico aéreo, UPS está adoptando nuevos sistemas basados ​​en satélites, con la esperanza de dejar de lado las tecnologías convencionales basadas en radares. Con las nuevas herramientas digitales, los pilotos mirarían las pantallas de la cabina que mostraban su posición precisa, las posiciones de otros aviones UPS y un mapa del aeropuerto y sus pistas, una pantalla habilitada por una combinación de tecnología de posicionamiento satelital y enlaces de datos digitales entre aeronaves. Los controladores de tráfico aéreo seguirían ejecutando el programa, pero los pilotos obtendrían una herramienta para mantener un espaciado más preciso en el despegue y el aterrizaje.

¿El fin del Alzheimer?

Esta historia fue parte de nuestro número de marzo de 2001





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Si el experimento de UPS funciona, dice Dave Ford, un alto funcionario de la Administración Federal de Aviación involucrado con la iniciativa de la aerolínea de carga, podría proporcionar un modelo para mejorar la seguridad y la eficiencia en el sistema general de control de tráfico aéreo de la nación. Uno de los objetivos es reducir las incursiones y los accidentes en la pista. Creemos que esta tecnología podría ayudarnos en esas áreas. Y creemos que existe un gran vínculo con la eficiencia, dice.

La eficiencia es definitivamente el acicate de UPS. Creemos que podemos aumentar nuestro rendimiento con la misma infraestructura aeroportuaria, dice el portavoz de la compañía Ken Shapero. Si podemos traer aviones más rápido o salir más rápido, podemos vencer a nuestra competencia. UPS predice que la tecnología producirá un salto de capacidad del 20 por ciento en Louisville. Una reducción de 20 a 30 segundos entre algunos aterrizajes y despegues podría reducir aproximadamente media hora la operación de clasificación nocturna de la empresa, un ahorro significativo cuando su negocio depende de la entrega de paquetes a tiempo. Los números son tan convincentes que UPS se está preparando para buscar la aprobación de la FAA a finales de este año para usar el sistema para el espaciado de aproximación y salida en Louisville y se está uniendo con otros transportistas de carga para impulsar una implementación aún más amplia.

La pregunta ahora es si lo que es bueno para la industria de la carga también es bueno para lo que los conocedores de la aviación llaman en broma carga automática: el público viajero. ¿Pueden estas tecnologías de satélite y enlace de datos ayudar a evitar el estancamiento de los viajes aéreos? En teoría, podrían mantener los aeropuertos funcionando a plena capacidad en condiciones de niebla, permitir que los aviones aterricen en pares en pistas paralelas poco espaciadas, posibilitar aterrizajes por instrumentos más precisos y ayudar a los aviones a evitar colisiones de pistas. Si este conjunto de tecnologías se vuelve ampliamente disponible, nosotros en la industria de servicios [de control de tráfico aéreo] podríamos adelantarnos a la curva de demanda, dice Frank Marchilena, vicepresidente ejecutivo del gigante de control de tráfico aéreo Raytheon.



Como sabe cualquier pasajero de LaGuardia, O'Hare o Newark, el sistema de control del tráfico aéreo se está quedando atrás de la curva de demanda. Los retrasos alcanzaron niveles récord en 1999 y 2000, y el problema promete empeorar. El año pasado, 670 millones de pasajeros volaron en los Estados Unidos; La FAA predice que mil millones de pasajeros volarán en 2010. Según las estadísticas de la FAA, el mal tiempo es el principal responsable de las demoras relacionadas con el control del tráfico aéreo. Pero el clima causa estragos generalizados en parte porque los sistemas de control del tráfico aéreo de hoy son un mosaico de tecnologías construidas durante el último medio siglo que están siendo llevadas al límite por un número cada vez mayor de viajeros. La tecnología de radar ha mejorado significativamente desde que se adaptó para el control del tráfico aéreo civil después de la Segunda Guerra Mundial, pero el procedimiento básico sigue siendo el mismo. Los controladores conducen aviones a lo largo de un número limitado de carreteras monitoreadas por radar en el cielo. Cuando hace mal tiempo, los controladores cierran algunas de las carreteras, creando atascos de tráfico. El mal tiempo también impulsa a los controladores a imponer distancias de amortiguación más grandes entre aviones, lo que aumenta las demoras.

Durante la década de 1990, el advenimiento de la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), en la que se pueden fijar ubicaciones precisas mediante la triangulación de señales de cualquiera de los 24 satélites militares, prometió un nuevo enfoque. Con el GPS, los pilotos pueden determinar sus ubicaciones exactas sin depender de balizas de navegación terrestres. Durante la última década, una colaboración de varios laboratorios financiados por el gobierno, incluidos Bedford, MITRE con sede en MA y el Laboratorio Lincoln del MIT, desarrolló una nueva forma de transmitir continuamente información de posición GPS digital y otros datos digitales entre aviones y controladores. Con esta red de información digital (conocida por los conocedores como ADS-B, o Transmisión-Vigilancia Dependiente Automática), los aviones pueden intercambiar continuamente datos sobre ubicación, velocidad, plan de vuelo, tamaño y tipo de avión, número de pasajeros y clima.

El sistema se puede considerar como las líneas telefónicas y módems de última generación en un término emergente de Internet de aviación, un término que se usa para describir el flujo de datos cada vez mayor entre aviones, controladores, tripulaciones de tierra e instalaciones de mantenimiento de aeronaves. UPS Aviation Technologies es la única compañía que ha desarrollado pantallas de cabina certificadas por la FAA para recibir y mostrar información de este enlace de datos recientemente desarrollado, pero otros, incluidos GE-Honeywell, Rockwell Collins y L-3 Communications, están trabajando en sus propios sistemas.

Un cambio fundamental hacia herramientas basadas en satélites requeriría un esfuerzo monumental para lograr el consenso entre pilotos, controladores y reguladores. ¿Cómo se podría lograr el consenso? En el control del tráfico aéreo, las cosas tienden a ser reactivas en lugar de proactivas, y eso es probablemente lo que sucederá aquí, dice Jim Kuchar, profesor asociado de aeronáutica y astronáutica en el MIT. Se producirá un cambio en todo el sistema debido a un problema de congestión importante o porque esfuerzos como UPS lo hacen más atractivo. Si UPS hace que esto funcione y muestra todos estos beneficios, tal vez otros digan: 'Echaremos otro vistazo a esto'.



Sin embargo, esa segunda mirada puede tardar en llegar. Hace cuatro años, el piloto de United Airlines, Rocky Stone, propuso usar la nueva tecnología basada en satélites para combatir la congestión al permitir aterrizajes emparejados durante la mala visibilidad en el aeropuerto de San Francisco, notoriamente rodeado de niebla, donde las pistas están a una distancia de 250 metros de distancia. Pero la idea resultó poco práctica a corto plazo, dice Dave Jones, quien dirige los esfuerzos de United para mejorar la eficiencia en su centro de San Francisco. Para implementar la estrategia, United se dio cuenta de que necesitaría que Boeing y Airbus aprobaran nuevas pantallas de cabina, pilotos y controladores para aceptarlas, y la FAA para certificar equipos y aplicaciones. E incluso si United hubiera instalado el sistema, sus aviones aún tendrían que alinearse con otros aviones que carecen de la tecnología. Frente a estos obstáculos, la aerolínea archivó el plan y, en su lugar, está explorando herramientas y procedimientos avanzados basados ​​en radar.

La experiencia de United ilustró una dificultad fundamental en la implementación de esta nueva tecnología: es una propuesta de todo o nada. A menos que todos los aviones alrededor de un aeropuerto determinado estén equipados con él, no se puede confiar en el sistema para espaciar, evitar colisiones o mucho más. Tiene que haber una arquitectura completa del espacio aéreo con la que todos deben estar de acuerdo, dice Robert Rosen del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, CA. Nada de eso está en su lugar hoy. [ADS-B] es como una pieza del rompecabezas, e incluso puede ser una piedra angular. Pero tenerlo en su lugar todavía está lejos de haber resuelto muchos de nuestros problemas.

El caso de las herramientas satelitales es mucho más convincente cuando la infraestructura de radar es irregular o inexistente, y donde los beneficios de seguridad son obvios. Uno de esos lugares es la región del delta del Yukon-Kuskokwim de 260.000 kilómetros cuadrados de Alaska, donde las entregas y el transporte de aviones pequeños son una forma esencial de vida o muerte. Gran parte de Alaska no tiene cobertura de radar, ni torres de control de tráfico aéreo ni pistas pavimentadas (las pistas de aterrizaje de grava son un lujo), lo que hace que el área se parezca más a regiones remotas de África o China que a los 48 estados más bajos. La década de 1990 vio un promedio de un accidente aéreo en Alaska cada dos días, incluidos 186 choques fatales que dejaron 398 muertos. Durante esa década, Alaska representó el 37 por ciento del total de accidentes aéreos de la nación y el 20 por ciento del total de muertes por accidentes aéreos.

En 1998, esta carnicería llevó al Congreso a asignar $ 11 millones para instalar nuevos equipos en 155 aviones pequeños en Alaska. UPS Aviation Technologies proporcionó la aviónica, y ahora los controladores de tráfico aéreo de Anchorage están utilizando el sistema basado en GPS para guiar aviones pequeños en el remoto delta pantanoso. Y mientras países sin radar como Australia e incluso Mongolia están comenzando a implementar herramientas de tráfico aéreo satelital, la región de Alaska es el primer lugar en los Estados Unidos, y el único en el futuro previsible, en pasar al 100% basado en satélites. control de tráfico aéreo. (En el experimento de UPS en Louisville, el radar seguiría guiando a los aviones hacia y desde los aeropuertos. Las herramientas satelitales solo ayudarían al espaciado de aproximación y salida).

No está tan claro si la tecnología puede hacer avances similares en otros lugares. Una preocupación ha sido si las señales de los satélites GPS son lo suficientemente robustas y fiables como para servir como base para el control del tráfico aéreo. Pero un informe de 1999 del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins ayudó a disipar los temores de que las señales de los satélites, débiles en comparación con los radares terrestres, corren el riesgo de sufrir interrupciones por radiación solar, perturbaciones atmosféricas o piratas terroristas. Están surgiendo tecnologías que pueden reducir en gran medida la vulnerabilidad a la interferencia de la señal del GPS, según el estudio. Y en la medida en que las señales de satélite sean deformadas por la atmósfera u otra interferencia, se pueden verificar y ajustar para mayor precisión con sistemas de aumento basados ​​en tierra como los que está instalando Raytheon.

Otra cuestión fundamental es si las nuevas pantallas en la cabina pueden distraer a los pilotos y si las nuevas responsabilidades de navegación los sobrecargarán. El error humano está involucrado en al menos el 80 por ciento de todos los accidentes e incidentes en la aviación, dice Kim Cardosi, gerente de programas de factores humanos en el Centro Volpe del Departamento de Transporte de EE. UU. En Cambridge, MA. El entorno de trabajo es tan complejo que puede hacer que cometan errores, y eso es contra lo que debemos protegernos en estos sistemas y pantallas. Tenemos que asegurarnos de que [los pilotos] no se sientan abrumados por la información y que cuando cometan un error, se puede corregir antes de que tenga consecuencias graves.

La infusión de datos y pantallas trae consigo nuevas fuentes de confusión. Kuchar cita una serie de accidentes en los que ha habido un desajuste entre lo que pensaba la computadora y lo que pensaba el ser humano, como el accidente de 1995 de un Boeing 757 de American Airlines en la aproximación a Cali, Colombia. El avión se estrelló contra una montaña y mató a 160 personas, cuando el piloto automático recibió instrucciones de volar hacia una baliza de radar que el piloto pensó que estaba cerca de Cali, pero que en realidad estaba cerca de Bogotá. En este caso, la tecnología de balizas de radar y el sistema de piloto automático ayudaron a llevar a los pasajeros a la muerte después de un error piloto aparentemente trivial. Si Estados Unidos cambia a un uso generalizado de [tecnología basada en satélites], habrá otras áreas en el mundo que no lo han hecho, lo que requerirá que los pilotos utilicen diferentes procedimientos en diferentes lugares. Esto puede provocar errores y problemas adicionales, advierte Kuchar.

A pesar de estas preguntas, los prototipos avanzan. Un día clave para el esfuerzo de UPS llegó en octubre pasado, cuando la administradora de la FAA, Jane Garvey, voló a Louisville para una evaluación conjunta FAA / UPS de la tecnología. Garvey entró en un UPS Boeing 727 cuyo fuselaje no tenía ninguno de los muebles habituales: solo varios módulos de equipos informáticos en la parte delantera y 16 asientos de primera clase tapizados en cuero atornillados al piso en la parte trasera. Tomando asiento en la primera fila, miró un monitor de computadora que mostraba una representación gráfica del aeropuerto de Louisville. Las pistas estaban salpicadas de triángulos marrones que se movían lentamente. Estos representaban aviones equipados con el sistema de enlace de datos, intercambiando datos de posición entre sí. Esto es genial, dijo Garvey.

Espere hasta que vea la película a bordo, bromeó George Cooley, ingeniero de UPS Aviation Technologies. La película comenzó cuando el 727 avanzaba lentamente por las calles de rodaje del aeropuerto. Otros aviones en rodaje eran claramente visibles en la pantalla. De repente, apareció un triángulo azul en la pantalla, su punta alargada con una punta de aguja que indicaba alta velocidad. Un momento después, la señal azul se volvió marrón. Jim McDaniel, director de los programas de evaluación de tecnología de la FAA, anunció que un avión acababa de despegar. Pero, de hecho, el azul denota un avión en el aire, el marrón un avión en la pista. Un momento después, se corrigió a sí mismo. Pensé que despegaba en ese momento, pero estaba aterrizando, dijo.

La demostración solo tenía la intención de mostrar cómo la tecnología podía aumentar la conciencia de la pista, y sus beneficios básicos eran evidentes. Incluso en condiciones de niebla, la pantalla de la cabina habría dado una visión clara del tráfico en la pista e inmediatamente habría hecho evidente cualquier giro equivocado. El sistema funcionó a la perfección. Por otro lado, su intérprete, en este caso, un funcionario experimentado de la FAA, se había confundido brevemente con la pantalla. El error fue una demostración adecuada de por qué la aprobación de nuevas tecnologías para el control del tráfico aéreo lleva tiempo: garantizar que se hayan descubierto todas las fuentes de confusión.

A medida que UPS impulsa su caso, está surgiendo un consenso de que la creciente demanda forzará cambios en el sistema de control de tráfico aéreo de la nación. A corto plazo, algún alivio puede provenir de la expansión del aeropuerto y las nuevas construcciones; algunos aeropuertos también están considerando tarifas de aterrizaje más altas en las horas pico para desalentar la aglomeración de las horas pico. A fines del año pasado, la FAA anunció un sistema de lotería para la asignación de horarios de vuelo en LaGuardia, que por sí solo representa aproximadamente una cuarta parte de los retrasos del país, para reducir la congestión. Los nuevos procedimientos y usos de herramientas de radar están aumentando la capacidad en aeropuertos como Dallas-Fort Worth. La FAA, por su parte, señala que incluso en las ciudades ocupadas, el sistema tiene mucha capacidad en las horas de menor actividad. Todas las tecnologías en las que estamos trabajando abordan una parte del pastel, y juntas, en última instancia, crearán más capacidad, pero será incremental, en el mejor de los casos, dice Kathryn Creedy, portavoz de la FAA.

Sin embargo, Rosen de la NASA proyecta que el enfoque incremental de la FAA solo mantendrá el ritmo de la demanda durante la próxima década más o menos. Debido a la demanda en el sistema, todos los desarrolladores de tecnología se están enfocando en herramientas de próxima generación, dice Rosen. Pero reconocemos que incluso después de que todas estas herramientas estén en su lugar y trabajando juntas, la demanda es tal que pronto volvería a superar la capacidad.

Las tecnologías básicas para el control del tráfico aéreo por satélite (el sistema GPS, enlaces de datos, potencia de cálculo y pantallas de cabina compactas) están disponibles. Pero no hay nada cercano al consenso sobre cómo, y si, implementarlos ampliamente. Hasta ahora, la protesta pública no ha sido lo suficientemente fuerte, las aerolíneas no han visto el caso comercial y la FAA no ha intentado forzar un cambio en todo el sistema. Gridlock está en el ojo del espectador, dice Rosen. Sin embargo, todos están de acuerdo en que empeorará antes de mejorar.

En octubre pasado, UPS recibió buenas noticias: la compañía recibió la primera certificación FAA para su nuevo dispositivo de cabina. Fue solo un pequeño paso y solo para un propósito muy limitado, ayudar a los pilotos a obtener una mejor capacidad de visión y evitación en los cielos de Louisville. Pero la aprobación sí indicó que el sistema se está abriendo camino hacia la pantalla del radar reglamentario. Todavía hay muchos desafíos con esto, mucho por resolver, dice McDaniel. Los pilotos y controladores de tráfico aéreo están emocionados; hay mucho potencial, pero no son ni un poco tímidos acerca de lo que necesita, por ejemplo, [reducir] el desorden en la pantalla.

Sin embargo, si esos problemas pueden resolverse, la iniciativa UPS en Louisville puede ser el primer paso para ayudar a reducir el desorden en los cielos.

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