Il 17 dicembre 1903 fu un giorno freddo e ventoso. Ciò nonostante, Orville Wright e suo fratello Wilbur decisero di continuare i tentativi per andare in volo con un mezzo più pesante dell’aria munito di motore. Nessuno prima vi era riuscito. Il primo volo (in realtà poco più di un salto di rana) durò dodici secondi, furono percorsi circa 120 piedi (36 m) e si concluse rapidamente con un impatto violento di muso contro il suolo. Lo stesso giorno riuscirono a mantenere in volo il Flyer per ben 59 sec percorrendo 852 piedi, cioè 260 m. A Kitty Hawk, contea di Dare, North Carolina, qualche centinaio di abitanti, quel giorno nacque l’aviazione.
Nonostante fossero stati pionieri di successo, i fratelli non credevano che l’aeroplano sarebbe diventato un mezzo di trasporto diffuso e importante: lo immaginavano più come un mezzo sportivo. Wilbur ebbe a dichiarare: “Non ci saranno mai aerei capaci di volare tra New York e Parigi”. Vent’anni dopo un tale Charles Lindbergh riuscì, con il suo monomotore Spirit of St Louis, a smentirlo.
Dopo meno di un secolo, nei soli Stati Uniti, si compiono 64 milioni fra decolli e atterraggi all’anno. Si stima che in questo periodo si siano trasportati circa 65 miliardi di passeggeri: tanti quanti se ne trasporteranno nei prossimi quindici. Oggi mediamente si hanno 65.000 voli al giorno. In ogni momento ci sono 5000 aerei in volo e il settore del trasporto aereo vale il 5,4% del PIL USA. Il 40% del valore delle merci scambiate a livello internazionale si trasporta via aerea (il 70% ancora sui Jumbo 747 prodotti dalla Boeing).
L’AI è entrata a far parte delle tecnologie del settore da molti anni. Oggi praticamente tutti gli aerei sono equipaggiati con sistemi di pilotaggio automatico (includendo nell’automatismo tutte le fasi del volo: decollo, salita, crociera, discesa e atterraggio). Tutti i jets sono equipaggiati con ACAS (Airborne Collision Avoidance System), cioè il sistema che permette di determinare se due aerei sono in rotta di collisione e di fornire un allarme, se ciò avviene, ai piloti. Hanno a bordo sistemi di navigazione basati sul GPS o sui sistemi inerziali, nonché computers e software che determinano automaticamente tutti i parametri di volo, fornendo gli inputs necessari per il funzionamento del pilota automatico e del auto-throttle, cioè il sistema che regola automaticamente la potenza dei motori in ogni fase del volo.
Col crescere del numero, delle dimensioni e delle velocità dei mezzi, regolare in modo efficiente e sicuro il traffico aereo è diventato sempre più complesso e costoso. Hartsfield, Atlanta, è l’aeroporto più trafficato del mondo. Vi transitano in media circa 275.000 (duecento settanta cinquemila) passeggeri al giorno. Il numero medio dei decolli/atterraggi giornaliero è di 2.700, con punte di oltre tremila. In pratica, ogni 15/20 secondi, un aereo mette le ruote a terra o si invola da una delle sue cinque piste.
Il Controllo del Traffico aereo è reso possibile da una miriade di dispositivi dislocati a bordo e a terra. Il CTA deve, innanzi tutto, garantire la sicurezza, in volo e a terra. In volo e a terra la sicurezza si garantisce mantenendo, in ogni momento, separato un aereo da tutti quelli che sono nel suo intorno spaziale e che possono interferire con i suoi movimenti. Ciò significa che in volo, ad esempio, il CTA deve comandare tutti i velivoli in modo tale che la distanza verticale, laterale e anteriore dal più prossimo aeromobile non scenda mai al di sotto di un certo limite di sicurezza.
A tal fine è necessario localizzare con precisione la posizione di tutti gli aerei in volo e a terra, la loro velocità e direzione, e comunicare con gli equipaggi. La localizzazione di avvale di un grande numero di apparati e dispositivi, connessi con i sistemi a terra e nello spazio. In particolare, transponder e SSR (cioè il radar di sorveglianza, primario o secondario) scambiano continuamente dati legati all’altitudine, alla velocità, alla direzione (prua o heading) e alla identificazione (call sign). Le comunicazioni sono garantite da una rete di dispositivi di telecomunicazioni VHF analogica a terra e dai dispositivi radio installati a bordo.
Ad oggi, e ancora per qualche anno, le comunicazioni fra piloti e CTA avvengono solo “a voce”. Poiché la logica di base è che tutti quelli interessati a quelle specifiche comunicazioni devono poterle ricevere e comprendere, ciò significa che tutti i velivoli, in ogni specifica fase (che dipende dal luogo in cui si trovano e dalla fase di volo – crociera, avvicinamento, atterraggio, ecc -), devono sintonizzarsi sulla stessa frequenza. Tutti i velivoli ricevono le chiamate dei piloti e tutti ricevono le risposte del CTA.
Provate ora ad immaginare cosa accade ad Atlanta, dove ogni 15/20 secondi decolla o atterra un aeroplano (definirla congested è un puro eufemismo) tenendo presente che nessun pilota gestito dal CTA può fare alcunché se non previamente autorizzato dal CTA.
Per ragioni intuibili di sicurezza, per risparmiare tempo in modo da permettere a più aeroplani di comunicare, e per migliorare l’efficienza delle comunicazioni vocali fra CTA ed equipaggi, nel corso degli anni sono state rese standard le modalità di comunicazione e la fraseologia da utilizzare.
Sono nati in questo modo i “manuali di radio-telefonia” (o fraseologia) aeronautici. Se siete curiosi, da questo link potete scaricare il CAP 413 “Radiotelephony” della Civil Aviation Authority UK e avvicinarvi al linguaggio (internazionale, dunque in inglese) in uso fra piloti e CTA.
Facciamo un esempio, supponendo di avere un aereo al decollo al punto attesa, che però ha davanti a sé un altro velivolo in decollo e spiegando il significato di ogni singolo pezzo di comunicazione.
Da CTA a pilota: “Alitalia 347, Hold position, after departure climb straight ahead to altitude 2500 feet QNH 1014 before turning right” (Istruzione del CTA per il Volo Alitalia 347, mantenere attuale posizione – fino a nuovo ordine – , dopo la partenza salire a 2500 piedi senza deviare, valore attuale della pressione a livello del mare 1014 millibar – serve per regolare l’altimetro, in modo che indichi l’altitudine, cioè l’altezza rispetto al livello medio del mare ndr – , successivamente virare a destra)”.
Questa istruzione, diretta specificamente al volo Alitalia 347, viene ascoltata da tutti quelli che sono in frequenza. Per garantire il CTA di aver ricevuto e capito le istruzioni, il pilota risponderà con un readback, cioè ripetendo l’istruzione:
Da Pilota a CTA: “Alitalia 347, Holding, after departure climb straight ahead to altitude 2500 feet, QNH 1014 before turning right.
Notate che le comunicazioni identificano chi chiama, chi è stato chiamato, e perché si chiama. La risposta, a sua volta, deve contenere le seguenti informazioni: chi risponde, a chi è indirizzata la risposta, e il contenuto della risposta medesima. Ed è intuibile che risposta deve comunque esserci, altrimenti si creerebbe una situazione di ambiguità che potrebbe degenerare in grave pericolo.
La comunicazione vocale fra CTA e aeromobili su uno stesso canale radio è uno dei colli di bottiglia più perniciosi, e pericolosi, dell’attuale sistema del traffico aereo. E’ spesso causa non solo di ritardi, ma anche di incidenti: mancate comunicazioni e malintesi hanno innescato una gran quantità di disastri. Soprattutto a causa della cattiva conoscenza dell’inglese di tutti quei piloti nativi di altre lingue.
L’AI entrerà prepotentemente in tutti i settori dell’aviazione. Lo scopo finale è, ovviamente, un sistema completamente automatizzato per tutte le fasi del viaggio. Alcuni dei pezzi fondamentali del sistema non solo sono stati definiti, ma anche implementati (in parte o nella sua interezza). Farne un elenco completo è naturalmente impossibile in un articolo. Per chi vuole informarsi, riporto i links al sito della Federal Aviation Administation (il programma di AI applicato all’aviazione è noto con il nomignolo NextGen) e a quello dell’analogo programma europeo SESAR.
Mi limito a citare i cinque più importanti settori interessati, facendo riferimento a NextGen.
ASD-B Out & In (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast): l’avionica di bordo utilizzerà dispositivi di auto-localizzazione tramite sistemi globali di navigazione (l’europeo Galileo e l’americano NAVSTAR GPS), che invieranno a terra e a tutti i velivoli vicini i dati di posizione, altitudine e velocità (dispositivo Out). Tutti i velivoli saranno equipaggiati con un ASD-B In, cioè un dispositivo capace di ricevere questi dati e presentarli ai piloti in un display posto in cabina di comando. I velivoli equipaggiati con l’UAT (Universal Access Transceiver, rice-trasmettitore ad accesso universale) potranno ricevere anche informazioni aggiuntive sulle condizioni meteo e sui NOTAMs (notice to airmen). La rete ASD-B a terra negli USA è già operativa e la data limite per attrezzare gli aeroplani con l’ASD-B Out è il 2020.
Data Comm (Data communications, comunicazioni dati). Il CTA potrà comunicare con i piloti non solo mediante canali voce, ma anche mediante canali dati ad alta capacità. Con un semplice click i controllori potranno indirizzare messaggi ad un determinato velivolo. Il pilota potrà leggere istruzioni specifiche che riguardano solo lui, ad esempio l’autorizzazione al decollo oppure una istruzione di cambiamento rotta (re-routing). Sarà un passo avanti fondamentale nelle comunicazioni CTA – velivolo.
ERAM (En Route Automation Modernization). E’ una piattaforma di processamento dati, molto più capace e flessibile, del traffico aereo en route (cioè ad alta quota). E’ già stata in larga parte implementata negli USA. Il CTA dispone di questo modo di dati che precedentemente venivano forniti dai sistemi radar secondari. Ne trae beneficio la comunicazione controllore – pilota, perché il sistema genera una quantità di dati aggiuntivi che migliorano le prestazioni del CTA.
TAMR (Terminal Automation Modernization and Replacement). E’ una piattaforma multi-purpose in grado di migliorare e concentrare differenti tecnologie in un unico sistema. Consente la gestione di un grande numero di nuovi sistemi, come l’ASD-B, nonché la gestione di dati che prima venivano raccolti in maniera differente e utilizzati dai Terminal Radar Approach Control (20 siti negli USA).
NVS (National air space Voice System). L’attuale sistema di comunicazioni vocali fra CTA e piloti è di tipo locale (cioè funziona nell’ambito geografico di copertura di una frequenza analogica). In altri termini: se sono in volo da Roma a Parigi dovrò contattare un certo numero di Torri di Controllo a terra man mano che il volo procede. Il nuovo sistema, digitale, consente di raggiungere qualsiasi aeroplano in qualsiasi punto dello spazio aereo. La tecnica utilizzata sarà il VoIP, cioè quella delle comunicazioni vocali su rete internet.
I vantaggi della NextGen sono troppo numerosi per essere descritti in dettaglio. Ecco una breve lista: miglioramento delle operazioni in superficie (cioè il movimento degli aerei quando sono a terra in aeroporto, il ché diminuirà ritardi e consumi di carburante). Miglioramento della operatività in condizioni di bassa visibilità. Possibilità di incrementare e migliorare le operazioni in pista (atterraggi e decolli). Gestione della separazione fra velivoli automatizzata e dunque più efficiente. Ecc. Ecc. Ecceterissima.
Quando si potrà vedere la NextGen in funzione? Le previsioni sono intorno al 2025 – 2027. Con possibilità di anticipare.
Qui trovate un video che vi illustra la NextGen.
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