5G in letališča - Letala niso padla z neba

Decembra in januarja je pregovarjanje ameriških regulatorjev letalskega prometa in telekomunikacijskih omrežij poskrbelo za nemalo začudenja, na koncu pa tudi odpovedi poletov in dolge zamude. Medtem ko so prvi svarili pred uvedbo 5G, ki da bo vplivala na varnost v letalskem prometu, so drugi kazali na desetine države po svetu, kjer težav ni. Ameriški primer je v resnici specifičen, zaradi česar so bile posledice povsem realne.

Radarski višinomer na spodnjem delu trupa letala

V sredo, 19. januarja letos, je bilo v ZDA odpovedanih dobrih 300 poletov oziroma približno dva odstotka. Še nekajkrat več letov je imelo zamudo, tako domačih kakor mednarodnih. Lete v ZDA so odpovedovali American Airlines, Emirates, All Nippon Airways in Air India, medtem ko sta Lufthansa in Korean Air letela z drugimi letali kot običajno. To je sicer manj kot 3. januarja, ko je zaradi neviht in bolniških odsotnosti na tleh ostalo 13 odstotkov letal, a to pot je bil sovražnik neviden. Ameriška mobilna operaterja AT&T in Verizon sta po večkratnih odlogih 19. januarja zagnala novo omrežje 5G.

V primerjavi z ostalimi odpovedmi letov, ki jih povzročijo nepričakovani dogodki in višja sila, na kar ne moremo vplivati, je bil sredin kaos pričakovan, lahko bi rekli celo načrtovan. Mesece vnaprej je bilo znano, kaj se bo zgodilo. In se je. ZDA tudi niso bile prva država, ki je zagnala 5G, a v nobeni od več kot 40 preostalih letalski promet ni imel nobenih težav. Kaj se torej dogaja v ZDA in ali se lahko zgodi tudi pri nas?

Kar ni dovoljeno, je prepovedano

Letalska industrija je iz razumljivih razlogov izjemno regulirana. Ne pravijo zaman, da so pravila napisana s krvjo, saj je za vsako prepoved ali omejitev moral nekdo umreti ali pa je morala nastati vsaj velika gmotna škoda. V letalstvu so vsi protokoli natančno določeni, odstopanja pa običajno niso dovoljena. Pilot, na primer, sedi vedno na levem sedežu, prvi častnik pa na desnem. Če bi se pokvarili brisalci in zato pilot ne bi mogel pristati, se s prvim častnikom ne smeta presesti, temveč mora pristati zadnji ali pa morata odleteti pod kap. Kar ni dovoljeno, je prepovedano. Še posebej strogo velja to pri sestavnih delih, komponentah in instrumentih – kar ni certificirano in večkrat preverjeno v najrazličnejših mejnih pogojih, se ne sme uporabljati.

Ključni sestavni del letala so instrumenti, ki omogočajo varno letenje. Zlasti pri velikih letalih je eden izmed bistvenih delov urjenja pilotov privzgajanje zanašanja na instrumente. Občutki v zraku namreč varajo, zato je zanašanje nanje recept za katastrofo. Človek, na primer, pospeške zaznava kot sile, zato je fiziološko nemogoče razlikovati med vodoravnim pospeševanjem ali pa konstantnim letenjem navzgor. V resnici tega ne moremo ločiti z nobenim eksperimentom, ki bi ga izvedli na krovu, zato imajo letala žiroskope, merilnike hitrosti, merilnike dviganja, višinomere itd. Če nimajo res utemeljenega razloga verjeti, da je instrumenti odpovedal, se piloti vedno zanašajo na podatke instrumentov, četudi jim občutki sugerirajo drugače. Zato morajo biti instrumenti zanesljivi.

Na nebu imamo tri dimenzije, in sicer je pomembna še višina. Med letom, ko so letala visoko, se uporabljajo nivoji letenja (flight level), ki predstavljajo tlačno nadmorsko višino v čevljih, zaokroženo na 500 čevljev. Letalo na nivoju 200 (FL200) leti na približno 20.000 čevljih nadmorske višine, torej 6.096 metrov. Dejanska višina je vedno nekoliko drugačna, ker se za izračun standardizirane višine uporabljajo barometri in privzetek, da je na morski gladini zračni tlak 101.325 Pa. A to ni težava, saj je ta privzetek enak za vse udeležence, torej so zamiki med dejansko in standardizirano višino enaki. Med letom torej letala ne merijo dejanske nadmorske višine, ker je nepomembna. Tam gori so edine ovire druga letala, za aeronavtiko pa je v resnici pomemben podatek gostota zraka oziroma tlak (pa seveda vsi ostali parametri).

Potem pa je treba pristati. Zrakoplovi pod absolutno višino prehoda (transition altitude) barometre umerijo na dejanski zračni tlak in nadmorsko višino na tleh, kar dobijo, na primer, iz vremenskih podatkov (METAR). A tudi ta prava nadmorska višina, dasiravno dovolj natančna za izogibanjem oviram in prilet na letališče, ni dovolj natančna, da bi lahko pristali samo z zanašanjem nanjo. V dobrih vremenskih pogojih to ni problem, ker piloti seveda vidijo letališče in pristajalno stezo že med spuščanjem.

A letala pristajajo tudi ob slabši vidljivosti, ko piloti šele tik pred pristankom zagledajo stezo. Natančni prilet (precision approach) se izvede na slepo, zgolj z zanašanjem na instrumente za podatke o horizontalnem in vertikalnem položaju letala. To je mogoče, kadar imata tako letališče kakor zrakoplov ustrezen sistem, med katerimi je daleč najpogostejši ILS (instrument landing system), ki oddaja dva radijska signala za navigacijo letala. Eden skrbi za horizontalno poravnavo letala (localizer na frekvenci 108–112 MHz), drugi pa primerno spuščanje pod kotom 3° (glideslope na frekvencah 329–335 MHz). ILS vsebujejo praktično vsa komercialna letala, a ILS ne zadostuje za pristanek. Na koncu mora nadzor prevzeti pilot in dejansko pristati, če letalo nima posebnega sistema avtopristanka (autoland).

Primer obvestila NOTAM o omejitvah pri pristajanju zaradi omrežja 5G v okolici letališča

Tudi pri natančnem priletu mora pilot najpozneje na višini odločitve (decision elevation) zagledati pristajalno stezo, sicer se pristanek prekine (go around). Ta višina je nekaj deset metrov, za kar so barometri premalo natančni. Letala zato uporabljajo radarske višinomere. In tu se zgodba zaplete.

Kaj počne radarski višinomer

Med pristankom v letalu delujeta dva avtopilotska sistema, ki skrbita za ustrezne nastavitve (moč motorjev, krmilne površine itd.) ob pristanku. Pri nastavljanju se zanašata na radarski višinomer, ki natančno meri višino nad tlemi. Brez njega ne deluje avtopristanek niti ni vedno dovoljeno uporabiti sistema ILS za natančni prilet (odvisno od kategorije ILS). To pa je ključno v slabih vremenskih pogojih. Radarski višinomeri se uporabljajo tudi v nekaterih drugih sistemih, denimo v sistemu za preprečevanja leta v teren (ground proximity warning system). Radarski višinomer je podvojen ali potrojen instrument, ker ne sme odpovedati med pristankom. Če bi, na primer, sporočil, da je letalo niže, kot je v resnici, bi lahko avtopilot izvedel manever, ki bi se končal z nesrečo. Boeing 737-800, ki je strmoglavil 25. februarja 2009 med pristajanjem na amsterdamskem letališču, je imel okvarjen radarski višinomer, kar je pomembno prispevalo k nesreči.

Radarski višinomer je v osnovi preprosta naprava. Z antene na spodnjem delu trupa oddaja radijske valove, nato pa meri čas do njihove vrnitve po odboju od tal, iz česar izračuna višino. Radarski višinomer vidi le podse. Komercialni radarski višinomeri uporabljajo linearno frekvenčno modulacijo (LFM-CW), ki deluje med frekvencama 4,2–4,4 GHz, kar ustreza pasu C. In ko so jih vpeljali, so bili v tem delu frekvenčnega spektra daleč naokoli sami. Pas C (3.400–4.200 MHz) se je uporabljal predvsem za komunikacijo s sateliti (fixed-satellite service, FSS), radioamaterske in radiolokacijske storitve.

Prihod 5G

Ameriški telekomunikacijski operaterji so lanskega februarja na dražbi frekvenčnega spektra za pas C (3,7–3,98 GHz) odšteli 81 milijard dolarjev. Do konca leta so v bolj naseljenih delih države želeli omrežje tudi vzpostaviti. Ameriška Uprava za civilno letalstvo (FAA) je opozarjala, da to lahko predstavlja interferenco, saj so radarski višinomeri na frekvencah 4,2–4,4 GHz oddaljeni le 220 MHz, in da potrebujejo več časa za preveritev. Agencija za telekomunikacije (FCC) je trmasto odgovarjala, da 5G uporabljajo že v več kot 40 državah po svetu brez kakršnihkoli težav, zato ga bodo tudi v ZDA. Izmenjali so si nekaj ostrih pisem, a skupnega jezika niso našli.

Operaterji so prostovoljno pristali na dva dvotedenska zamika pri uvedbi 5G, ki bi po prvih urnikih moral začeti delovati že decembra 2021. FAA je že decembra izdala plovnostni zahtevi (airworthiness directive), v katerih je opozarjala na posledice uvedbe 5G in potrebne ukrepe pri letalskih prevoznikih. Ves čas je sicer poudarjala, da bosta 5G in letalski promet lahko varno soobstajala, a do bo potrebnega še veliko dela.

Od proizvajalcev višinomerov so zahtevali natančne specifikacije in natančne preizkuse, ki bi lahko odkrili morebitne omejitve pri uporabi. Od proizvajalcev letal so zahtevali podatke o številu in modelih vseh višinomerov, trenutno nameščenih v letalih, ki se uporabljajo, ter teste občutljivosti vgrajene opreme in odzive letal ob odpovedi višinomerov.

FAA je zaradi 5G izdala tudi več pomembnih sporočil NOTAM (notice to air missions) na približno 50 letališčih. NOTAM so obvestila, ki jih morajo piloti preveriti pred vsakim poletom in jih spoštovati, saj so v njih opisana tveganja, denimo zaradi zaprtih stez, nedelujočih oddajnikov ali sprememb komunikacijskih frekvenc, ovir, ptic itd. V približno 1.500 obvestilih NOTAM zaradi 5G, ki se nanašajo na konkretna letališča, letala in opremo, so odredili omejitve. Gre za zelo tehnične ukaze, ki natančno določajo, na katerem geografskem območju (okoli letališča) je uporaba radarskih višinomerov nezanesljiva in katerih instrumentov in sistemov zato ne smejo uporabljati. Za Boeinge 787-8, 787-9, 787-10 so izdali obvestilo o plovnosti (airworthiness notification) zaradi prepovedi uporabe radarskih višinomerov, kjer je postavljen 5G.

Radarski višinomer meri čas, ko se signal po odboju vrne.

Kazalo je, da bo več modelov letal ostalo na tleh, ker ob slabem vremenu ne bi mogli zagotoviti pristanka zaradi prepovedi uporabe radarskega višinomera. Tik pred zagonom 5G v sredo, 19. januarja, pa sta Verizon in AT&T sporočila, da bosta vendarle v bližini večjih letališč počakala (dve milji od pristajalnih stez). A obvestilo je bilo prepozno, zato so številni prevozniki iz Azije, Bližnjega vzhoda in Evrope nekatere lete odpovedali, na druge pa poslali druga letala. Domači prevozniki, denimo United Airlines, so imeli manj nevšečnosti od tujih, ker se lahko odzivajo urneje. Medcelinski leti pa se načrtujejo toliko vnaprej, da je bilo prepozno. Večinoma so odpovedali polete z Boeingi 777 in 767, ki sodijo med starejša letala.

Omejitve so se nanašale le na približno 50 letališč v ZDA, kjer je načrtovana pokritost s 5G in kjer sploh imajo opremo za pristanke ob majhni vidljivosti. FAA se je hitro lotila dela. Če je bilo v ponedeljek, 16. januarja, za sobivanje s 5G certificiranih 45 odstotkov letal, jih je bilo v sredo že 62 odstotkov, v četrtek pa 78 odstotkov. Poleg certificiranja višinomerov v letalih so začeli preverjati tudi posamezna letališča, tako da so vse omejitve veljale le še za nekatera letališča s pokritostjo s 5G in za nekatere letala. Do konca januarja omejitev praktično ni bilo več.

V Evropi vse mirno

Ob pestrem dogajanju v ZDA bi pomislili, kakšna bo šele zmeda v evropskem zračnem prostoru, ki je bistveno manjši in bolj poln letal. A na stari celini težav ni bilo. Ključna razlika je v spektru, ki se v Evropi uporablja za 5G. Evropska agencija za varnost v letalstvu (EASA) je že 17. decembra 2021 dejala, da situacijo spremljajo, a da dotlej v Evropi niso opazili tveganja za interferenco med 5G in radarskimi višinomeri. Izdali so varnostni bilten in ga razposlali zainteresiranim stranem.

Kot so pojasnili pri slovenski Agenciji za komunikacijska omrežja in storitve (AKOS), se v Evropi oziroma državah Evropske konference za pošto in telekomunikacije (CEPT) za 5G uporabljajo frekvenčni pasovi od 3.400 do 3.800 MHz, in sicer so jih zakupili Telekom Slovenije (3.420–3.560 MHz), Telemach (3.560–3.700 MHz) in A1 (3.700–3.800 MHz). Sevanja se torej končajo pri 4.000 MHz, kar je še vedno 200 MHz od pasu, kjer se nahajajo radarski višinomeri, še pojasnjujejo. V ZDA pa je podeljen pas vse do 3.980 MHz.

Problematiko v Evropi na zahtevo Evropske komisije spremlja delovna skupina PT1 v okviru CEPT. Zanjo je testiranja že izvedel norveški regulator Nkom (Nasjonal kommunikasjonsmyndighet) skupaj z upravljavcem letališč Avinor, ki deluje pod okriljem ministrstva. Pri preizkušanju več komercialnih letal, ki so uporabljala ILS, civilnih in vojaških helikopterjev, ki so izvajali prelete, lebdenje in helitaksi manevre, niso odkrili nobenih vplivov 5G na delovanje radarskih višinomerov.

Tudi iz Telekoma Slovenije so sporočili, da uporabljajo pasove 700, 2.600 in 3.500 MHz, zato vplivov na letalski promet ni. Pri tem seveda že zdaj veljajo določene omejitve glede višin stolpov baznih postaj na Brniku ipd. Pri A1 so dejali, da do danes ni bilo potrebe po prilagoditvi frekvenc zaradi letalskega prometa, za 5G pa bodo uporabljali frekvence 3.700–3.800 GHz.

Konec januarja je velika večina letal na večini letališč že lahko normalno pristajala kljub 5G.

Na Brniku na vplivnem območju letališča še ni nobene bazne postaje za 5G niti na Agencijo za civilno letalstvo (CAA), ki mora izdati soglasje, še ni prispela nobena vloga. Tudi upravljavec letališča Fraport Slovenija še ni obveščen, da bi se pripravljala gradnja stolpov.

Tresla se je gora

Že dva dni po paniki v ZDA, ki jo je preostali svet opazoval z muzanjem, so letala v ZDA večidel normalno letala. Na kakšnem letu so še uporabili drugo letalo, sicer pa množičnih zamud in odpovedi ni bilo več. Celotna zgodba nas pravzaprav nauči dvojega.

Letalska industrija je izjemno reguliran posel, kjer morajo biti odločitve večkrat preverjene. Vedno se pomisli na najslabši mogoči scenarij in temu prilagodi ukrepe. V konkretnem primeru bi bila to odpoved radarskega višinomera, zaradi česar bi avtopilot letalo nehote treščil ob tla.

Naučimo pa se tudi, kako lahko imajo na videz majhne razlike v modernem in kompleksnem svetu kaskadne učinke. Ker so se v ZDA odločili prodati frekvenčni prostor malce više, torej do 3,98 GHz in ne le 3,8 GHz, so januarja nekateri potniki ostali na letališčih. Svet je velik in kompleksen. Zadnje poglavje zgodbe pričakujemo julija, ko bodo operaterji umaknili vse omejitve in bo 5G s polno močjo začel delovati v bližini vseh ameriških letališč.