Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana pesawat dapat menemukan jalannya di angkasa tanpa rambu jalan atau lampu lalu lintas?
Yang lebih menakjubkan lagi adalah penerbangan dari Beijing ke New York-yang menempuh jarak lebih dari sepuluh ribu kilometer melintasi Pasifik-dapat mendarat dengan margin kesalahan hanya beberapa puluh meter. Di balik prestasi ini terdapat sistem navigasi kompleks yang tidak diketahui oleh kebanyakan orang.
Generasi Pertama: Navigasi Visual dan Memori
Pesawat awal mengandalkan metode navigasi yang sangat primitif-pilot harus menggunakan mata mereka sendiri.
Pilot menentukan lokasinya dengan merujuk pada landmark di darat, seperti sungai, gunung, kota, dan rel kereta api. Pada dasarnya, ini seperti cara para pelancong di zaman kuno menemukan jalan mereka: melihat sebuah pagoda, misalnya, akan menandakan bahwa mereka sedang mendekati kota tertentu.
Namun, metode ini memiliki beberapa kelemahan fatal.
Penerapan teknologi pelacakan mata-di ruang angkasa: mulai dari desain kokpit hingga pemantauan keadaan pilot – Instrumen Yingfu – Platform Penelitian Perilaku Manusia – Pencitraan Otak NIRS – EMG Permukaan – Pelacak Mata – Sistem Pengujian Distribusi Tekanan
Pertama, Anda harus terbang cukup rendah agar dapat melihat permukaan tanah dengan jelas. Kedua, jarak pandang nol saat kabut tebal, malam hari, atau saat awan menghalangi pandangan. Kecelakaan yang menyebabkan pilot tersesat atau keluar jalur sering terjadi pada awal penerbangan-jarak jauh. Saat itu, para pilot benar-benar mempertaruhkan nyawa mereka-bertaruh bahwa mereka tidak akan melupakan landmark mereka.
Generasi Kedua: Instrumen dan Perhitungan Manual
Pada tahun 1920-an, pesawat mulai dilengkapi dengan instrumen dasar, seperti kompas magnetik, indikator kecepatan udara, dan altimeter.
Bagaimana cara lepas landas dengan pesawat? Pelajari lepas landas dan mendarat dalam 3 menit dengan panduan_Kontrol bergambar ini
Pilot mengandalkan pembacaan dari instrumen ini, dikombinasikan dengan kecepatan dan durasi penerbangan, untuk memperkirakan posisi pesawat secara manual.
Metode ini merupakan kemajuan dibandingkan hanya mengandalkan observasi visual, namun kelemahannya jelas: perhitungannya sangat membosankan, dan margin kesalahan bertambah seiring dengan jarak yang ditempuh. Bayangkan saja-kesalahan kecil yang terakumulasi dalam jarak ratusan kilometer dapat mengakibatkan penyimpangan hingga puluhan kilometer. Navigator saat itu mempunyai pekerjaan yang melelahkan, terus-menerus menghitung koordinat dengan penggaris dan peta sepanjang penerbangan.
Generasi Ketiga: Navigasi Radio-Terakhir, "Plang Penunjuk-Berbasis Darat"
Navigasi radio menandai lompatan besar dalam teknologi navigasi pesawat. Navigasi radio mulai digunakan pada tahun 1930-an. Stasiun navigasi berbasis darat-dibangun, dan pesawat dilengkapi dengan penerima untuk menentukan posisinya dengan menangkap gelombang radio yang ditransmisikan oleh stasiun-stasiun ini.
Contoh paling klasik dari hal ini adalah kombinasi VOR (VHF Omni Directional Range) dan DME (Distance Measureing Equipment).
Anda dapat memikirkannya seperti ini: VOR memberi tahu pesawat "ke arah mana Anda berada dari stasiun", sementara DME memberi tahu "seberapa jauh Anda berada". Dengan mengetahui arah dan jarak, lokasi tepat pesawat dapat ditentukan.
Stasiun VHF Omnidireksional Range (VOR) – Baidu Baike
Pada tahun 1940-an, Instrument Landing System (ILS) telah muncul, dirancang khusus untuk memandu pesawat agar mendarat dengan aman saat cuaca-visibilitas rendah.
Navigasi radio jauh lebih unggul dibandingkan navigasi visual dan perhitungan mati-navigasi ini tidak terpengaruh oleh cuaca atau kegelapan dan menawarkan presisi yang jauh lebih tinggi. Namun, hal ini mempunyai kelemahan: memerlukan pembangunan sejumlah-stasiun berbasis darat. Karena stasiun tidak dapat dibangun di lautan, gurun, atau wilayah kutub, pesawat akan kehilangan sinyal saat terbang di atas wilayah tersebut.
Generasi Keempat: Navigasi Satelit-Pengubah Permainan
Navigasi satelit muncul pada tahun 1963. Pada tahun 1970-an, sistem penentuan posisi dan navigasi global telah matang, yang secara mendasar membentuk kembali lanskap navigasi penerbangan.
Saat ini, pesawat komersial biasanya dilengkapi dengan beberapa sistem navigasi satelit, sehingga mencapai akurasi posisi dalam jangkauan meter. Bahkan ketika terbang di atas Samudera Pasifik yang luas tanpa titik-referensi berbasis darat, satelit memungkinkan pesawat menentukan-lokasi real-time.
Bagaimana cara kerja teknologi Sistem Satelit Navigasi Global (GNSS)? – Zhihu
GNSS adalah istilah umum yang mencakup sistem seperti GPS AS, BeiDou Tiongkok, Galileo Eropa, dan GLONASS Rusia.
Perlu dicatat bahwa sistem BeiDou telah diakui oleh Organisasi Penerbangan Sipil Internasional (ICAO) sebagai salah satu dari empat sistem navigasi satelit utama dunia. Menurut Administrasi Penerbangan Sipil Tiongkok (CAAC), tujuannya adalah untuk sepenuhnya menerapkan aplikasi penentuan posisi, navigasi, dan pengawasan berbasis BeiDou dalam penerbangan umum pada akhir tahun 2025. Sistem BeiDou udara yang diproduksi di dalam negeri sudah terpasang dan beroperasi pada model pesawat umum.
Namun, navigasi satelit bukanlah-obat yang dapat menyembuhkan segalanya.
Sinyal satelit bisa macet, diblokir, atau bahkan dipalsukan. Lantas, jika GPS gagal, apakah pesawat “hilang”?
Jawabannya adalah tidak. Sistem navigasi pesawat modern menggunakan pendekatan-berlapis dan berlebihan.
Pada intinya, tiga metode penentuan posisi bekerja secara bersamaan.
Yang pertama adalah penentuan posisi visual, yaitu pilot menentukan lokasinya dengan mengamati bangunan terkenal di darat-yang terutama digunakan saat lepas landas dan mendarat.
Yang kedua adalah dead reckoning, yang menghitung posisi saat ini berdasarkan posisi sebelumnya dan parameter penerbangan; sistem navigasi inersia adalah contoh klasiknya.
Yang ketiga adalah penentuan posisi geometris, yang menentukan lokasi melalui triangulasi menggunakan-stasiun navigasi berbasis darat atau sinyal satelit-ini adalah teknologi inti untuk-penerbangan jarak jauh.
Secara khusus, sistem navigasi pesawat komersial menggabungkan setidaknya lima lapisan redundansi.
Lapisan pertama adalah navigasi satelit GPS/GNSS. Ini adalah sumber utama penerbangan rutin; ia menerima sinyal dari lebih dari 24 satelit dan menentukan posisi pesawat melalui triangulasi.
Lapisan kedua adalah Sistem Navigasi Inersia (INS), yang sepenuhnya bergantung pada komponen internal daripada sinyal eksternal. Ia menggunakan giroskop dan akselerometer untuk mengukur akselerasi dan kecepatan sudut pesawat, kemudian menghitung kecepatan dan posisi melalui integrasi. Sekalipun semua sinyal GPS hilang, INS tetap berfungsi secara independen. Namun, ada kelemahannya: kesalahan terakumulasi seiring berjalannya waktu, menyebabkan posisi yang dihitung melayang secara bertahap selama penerbangan panjang.
Lapisan ketiga adalah navigasi radio (VOR/DME), yang berfungsi sebagai cadangan-berbasis darat.
Lapisan keempat adalah Flight Management System (FMS). Bertindak sebagai "otak" operasi, sistem ini mengintegrasikan dan-memverifikasi silang data dari GPS, INS, dan sistem radio. Jika ada data yang tampak anomali, peringatan akan segera dipicu.
Lapisan kelima adalah radar Air Traffic Control (ATC); radar-darat terus memantau pesawat. Sekalipun semua peralatan navigasi di dalam pesawat rusak, pengontrol lalu lintas udara dapat menggunakan radar untuk memandu pesawat menuju pendaratan yang aman.
Seperti yang Anda lihat, jika satu sistem navigasi gagal, empat sistem navigasi lainnya siap mengambil alih. Inilah logika di balik desain keselamatan penerbangan komersial: selalu ada rencana cadangan, dan-yang terpenting-jangan pernah meletakkan semua hal dalam satu keranjang.
Kemana kita pergi setelah ini?
Teknologi navigasi pesawat terus berkembang.
Salah satu arah utamanya adalah "-penggabungan multi-sumber"-yang mengintegrasikan berbagai teknologi seperti navigasi satelit, navigasi inersia, navigasi visual, dan pencocokan medan. Hal ini memungkinkan pesawat untuk bernavigasi secara mandiri bahkan di lingkungan di mana sinyal satelit macet atau sama sekali tidak tersedia. Arah penting lainnya adalah "intelligentisasi"-integrasi kecerdasan buatan ke dalam sistem navigasi, yang memberikan pesawat peningkatan kesadaran lingkungan dan kemampuan-pengambilan keputusan secara otonom.
"Lokalisasi" mewakili arah penting lainnya: berpusat pada sistem BeiDou untuk melengkapi pesawat Tiongkok dengan "kompas udara" yang otonom dan dapat dikendalikan. Evolusi navigasi pesawat selama satu abad terakhir-yang mencakup peralihan dari mengandalkan landmark visual menjadi mencapai cakupan satelit yang komprehensif-pada dasarnya adalah kisah umat manusia yang terus-menerus mendobrak batasan untuk membuat penerbangan semakin aman.
