Mỗi khi có sự cố hàng không, một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của đội điều tra tai nạn là tìm ra "hộp đen" trên máy bay.
Chiếc hộp nhỏ dài khoảng nửa mét này lưu giữ những thông tin cuối cùng trước khi máy bay gặp nạn, là bằng chứng trực tiếp nhất để xác định nguyên nhân vụ tai nạn.
"Hộp đen" trên máy bay.
Hộp đen bao gồm hai bộ thiết bị. Một là bộ ghi dữ liệu chuyến bay (FDR), có thể ghi lại các thông số bay của máy bay trong thời gian thực. Chúng bao gồm các dữ liệu quan trọng như tốc độ, độ cao, hướng đi, lực đẩy và gia tốc của máy bay và thời gian ghi thường trong khoảng 25 giờ. Bộ thiết bị còn lại là máy ghi âm buồng lái (CVR). Sau khi chuyến bay bắt đầu, bốn rãnh âm thanh trên thiết bị sẽ bắt đầu ghi lại cuộc trò chuyện giữa phi công và người dẫn đường trên không, cuộc đối thoại giữa phi công và phụ lái, cũng như thông tin liên lạc của phi hành đoàn với hành khách. Nó cũng bao gồm radio và các âm thanh khác nhau trong buồng lái (tiếng động cơ, còi báo động...). Thời gian ghi là khoảng 2 tiếng, khi đầy bản ghi sẽ tự động tua lại và bắt đầu lại từ đầu.
Trong một vụ tai nạn, sự việc xảy ra mà mỗi giây dữ liệu đều có giá trị, thì quá trình tìm kiếm hộp đen là vô cùng gấp gáp. Hơn nữa, hộp đen không phải là không thể phá hủy, nó có thể bị phá hủy do cháy nổ, bị nước biển làm hỏng, thậm chí có thể "chết máy" như hộp đen của chiếc máy bay MH370 của Hãng hàng không Malaysia.
Do vậy, có một câu hỏi đặt ra là: Tại sao không đồng bộ dữ liệu hộp đen lên dữ liệu đám mây (Cloud) theo thời gian thực để các nhà điều tra có thể nhanh chóng trích xuất nó mỗi khi cần?
Công nghệ ngành hàng không đã rất phát triển so với thời kỳ hộp đen được tạo ra, nhưng hộp đen vẫn cần tối giản nhất có thể.
Tại sao không thể đồng bộ dữ liệu trong hộp đen theo thời gian thực?
Câu trả lời nằm ở việc, dữ liệu hộp đen khó có thể được đồng bộ hóa với các nền tảng điện toán đám mây trong thời gian thực.
So với thời điểm hộp đen được phát minh ra, ngày nay công nghệ thông tin liên lạc đã phát triển vượt bậc, Wi-Fi có thể kết nối trên máy bay. Bạn thậm chí có thể xem dữ liệu tốc độ và độ cao của các máy bay chở khách từ Internet và thông tin này cũng được chia sẻ theo thời gian thực. Tuy nhiên, để làm cho tất cả dữ liệu từ hộp đen có thể đồng bộ hóa lên "mây" thì không đơn giản như vậy.
Nhiệm vụ chính của hộp đen là lưu trữ và bảo vệ dữ liệu, còn các khía cạnh tính năng khác của nó thì thật sự rất kém, không phù hợp để đồng bộ hóa dữ liệu.
Công nghệ lưu trữ đã được cải thiện rất nhiều trong vài thập kỷ qua. Các hộp đen trước đây được trang bị đĩa từ, còn hầu hết các máy bay ngày nay đều sử dụng bộ ghi dữ liệu chuyến bay ở trạng thái rắn (SSFDR).
Để chống lại các cú sốc vật lý mạnh, hộp đen không thể sử dụng các thiết bị lưu trữ dung lượng lớn như đĩa cứng thông thường và thẻ SD. Trên thực tế, dung lượng lưu trữ dữ liệu của hộp đen không bằng 1% so với máy tính xách tay thông thường. Nó thường chỉ có 1 GB tới 4 GB dung lượng lưu trữ để lưu tất cả các tập tin hệ thống, và cũng không thể thực hiện các tác vụ như tính toán.
Chúng ta không thể thêm ổ cứng hoặc thẻ SD vào để mở rộng bộ nhớ của hộp đen.
Thứ hai, về phần cứng, thì trọng lượng, kích thước và mức tiêu thụ năng lượng của hộp đen bị hạn chế một cách nghiêm ngặt.
Bởi thiết kế của hộp đen yêu cầu nó phải hoạt động đủ lâu với nguồn điện hạn chế. Hộp đen được trang bị nguồn điện độc lập để đảm bảo thiết bị có thể tiếp tục hoạt động khi máy bay gặp sự cố bất thường. Một khi hộp đen rơi xuống nước, nguồn điện của nó sẽ duy trì đèn hiệu định vị dưới nước trong ít nhất 30 ngày. Vì lý do này, mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị bên trong hộp đen cần giảm càng nhiều càng tốt, và việc lắp đặt các mô-đun truyền dữ liệu sẽ quá tốn điện.
Cuối cùng, việc đồng bộ các dữ liệu quan trọng lên "mây" đòi hỏi một môi trường mạng rất ổn định. Trong khi đó, hệ thống mạng hiện tại trên các máy bay không thể làm được điều này. Đây có lẽ là lý do quan trọng nhất.
Nếu đã từng sử dụng Wi-Fi trên máy bay, bạn sẽ nhận thấy rằng nó rất chậm và kết nối không ổn định. Wi-Fi trên máy bay chủ yếu dựa vào hai công nghệ chính để giúp truy cập Internet, đó là mạng lưới trạm gốc trên mặt đất và mạng vệ tinh trên bầu trời. Vị trí của vệ tinh, địa hình, điều kiện thời tiết và các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định của mạng. Trong khi đó, hộp đen cần đảm bảo việc ghi dữ liệu liên tục và đầy đủ. Đó là lý do Wi-Fi trên máy bay cũng như các hệ thống radio, radar, điện thoại vệ tinh và các hệ thống khác đều không thể làm được điều này.
Trên máy bay được trang bị Wi-Fi, hành khách có thể lướt Internet, nhưng chất lượng thường không ổn định.
Ngoài ra, một số chuyên gia đã đề cập đến việc không cần thiết phải đồng bộ hóa dữ liệu khổng lồ của từng máy bay trong thời gian thực.
Hệ thống hàng không dân dụng hiện tại đã có thể theo dõi tốc độ, độ cao và các dữ liệu khác của máy bay trong thời gian thực, đồng thời máy bay cũng có thể liên lạc cung cấp các thông tin quan trọng với mặt đất thông qua điện thoại vệ tinh. Do đó, nếu tất cả dữ liệu chi tiết của máy bay, các cuộc đối thoại trong buồng lái và các thông tin khác được đồng bộ theo thời gian thực, lượng dữ liệu sẽ là quá lớn và cũng không giúp ích gì cho việc quản lý.
Trên thực tế, phần lớn các vụ tai nạn bay thường xảy ra ở giai đoạn cất cánh và hạ cánh, do đó mức độ hư hỏng của máy bay là tương đối nhỏ. Trong những trường hợp như vậy, việc tìm kiếm hộp đen để trích xuất dữ liệu rất đơn giản.
Và ngay cả khi máy bay rơi và nổ tung, hộp đen vẫn sẽ ở đó.
Hộp đen thường đặt ở đuôi máy bay, nơi ít hư hỏng nhất khi có tai nạn xảy ra.
Tại sao hộp đen không có màu đen?
Mặc dù có tên gọi là hộp đen, nhưng thực tế nó thường có màu cam sáng rất nổi bật và được trang bị dải phản quang để các nhân viên tìm kiếm và cứu nạn có thể phát hiện ra dễ dàng. Để đảm bảo an toàn dữ liệu, ngành hàng không đã quy định chi tiết về vị trí lắp đặt, chế độ cấp điện, khả năng chống sốc và chịu nhiệt độ cao của hộp đen.
Hộp đen thường được lắp ở đuôi máy bay, bởi theo thống kê thì đây là bộ phận ít bị hư hỏng nhất sau các vụ tai nạn. Lớp ngoài của nó được bọc bằng một tấm thép không gỉ dày và lớp cách nhiệt, để có thể chịu được tác động của lực va đập cực mạnh lên tới 3.400 lần trọng lực Trái đất, cũng như nhiệt độ cao hàng nghìn độ C và áp suất nước ở độ sâu 6.000 mét, trong khi vẫn bảo vệ các dữ liệu khỏi hư hỏng.
Và để dễ tìm kiếm hơn sau khi rơi xuống nước, hộp đen còn được trang bị dải phản quang và đèn hiệu định vị dưới nước. Đèn hiệu định vị dưới nước cũng có thể phát sóng siêu âm liên tục và hoạt động liên tục ít nhất 30 ngày, thuận tiện cho nhân viên tìm kiếm cứu nạn xác định vị trí của nó dưới nước. Nhưng trong một số trường hợp, đèn hiệu định vị có thể hư hỏng do tác động của vụ va chạm.
Không phải lúc nào hộp đen cũng còn nguyên vẹn sau tai nạn.
Sự ra đời của hộp đen
Việc phát minh ra hộp đen bắt nguồn từ hàng loạt tai nạn thương tâm trong thời kỳ đầu của ngành hàng không dân dụng.
Năm 1949, một hãng hàng không của Anh đã cho ra đời chiếc máy bay phản lực chở khách thương mại đầu tiên trên thế giới, De Havilland Comet. Nhưng sau đó, từ năm 1952 đến năm 1954, bảy vụ tai nạn máy bay đã liên tục xảy ra, giết chết 110 người.
De Havilland Comet thế hệ thứ nhất, năm 1952
Để điều tra nguyên nhân vụ tai nạn, Cơ quan Hàng không Dân dụng Anh đã tập hợp một nhóm chuyên gia ở Australia (khi đó vẫn còn là thuộc địa của Anh), trong đó có David Warren, 28 tuổi, một nhà hóa học nghiên cứu về nhiên liệu máy bay. Trong quá trình điều tra, Warren gặp phải một khó khăn lớn: Có quá ít dữ liệu để làm việc.
Vào thời điểm đó, một số máy bay thử nghiệm quân sự được trang bị bộ ghi dữ liệu chuyến bay, nhưng thiết bị này không được sử dụng trong ngành hàng không dân dụng. Các nhân chứng đôi khi cũng có thể cung cấp thông tin quan trọng và không thể thay thế được, nhưng thường có rất ít người sống sót sau các vụ rơi máy bay. Để biết được những gì phi công và hành khách đã phải trải qua trong những giây phút cuối cùng trước khi vụ tai nạn xảy ra, cần phải có máy ghi âm trong cabin. Vì vậy, Warren đã kết hợp máy ghi dữ liệu chuyến bay với máy ghi âm buồng lái và bọc nó trong một lớp vỏ chắc chắn, hy vọng rằng bằng cách này, nó sẽ cung cấp các thông tin có giá trị cho các cuộc điều tra sau vụ tai nạn.
David Warren và nguyên mẫu hộp đen đầu tiên.
Lúc đầu, cấp trên của Warren không hứng thú với ý tưởng này, vì vậy Warren đã dành những ngày cuối tuần để làm việc trên một mẫu thử nghiệm trong nhà để xe của mình. Nhưng cùng với thời gian, giá trị của hộp đen đã được công nhận, và nó dần được đưa vào ứng dụng. Hộp đen hiện đại phần lớn vẫn giữ nguyên thiết kế của Warren, mặc dù có một số nâng cấp kỹ thuật cao cấp hơn.
Với sự trợ giúp của hộp đen, ngành hàng không có khả năng rút kinh nghiệm tốt hơn trong mọi vụ tai nạn và ngày càng trở nên an toàn hơn. Nhưng vấn đề là trong một số vụ tai nạn hàng không đặc biệt nghiêm trọng, lại không thể tìm thấy hộp đen, chẳng hạn như vụ rơi máy bay MH370 của Malaysia Airlines. Hy vọng rằng sự phát triển của công nghệ có thể mang đến sự hoàn thiện hơn nữa của hộp đen, để mọi tai nạn đều có thể tìm ra lời giải đáp, để các thảm kịch không bao giờ lặp lại.