在没有找到任何实物证据时,马来西亚总理纳吉布就宣布确定MH370在南印度洋终止飞行,让他做出这一断言的,是国际海事卫星组织的一种“此前未使用的技术”。该机构昨日透露,是多普勒效应帮助科研人员判断出了MH370的飞行轨迹。

失效的常规手段:三角定位

地面上的一个物体通过电磁波把自己的信息发送给轨道上的一颗卫星,根据信息发送和接收的时间差,就可以算出物体和该卫星的距离,在地球上,和特定的卫星保持特定距离的点,绝大多数情况下是一个以卫星投影位置为圆心的圆(除非它位于卫星正下方),我们就可以判断,这个物体位于该圆上的某一点。

如果它同时向两颗卫星发送信号,那么就得到了两个圆,两个圆会相交于两个点,表示物体位于这两个点中的一个。此时引入第三个卫星,第三个卫星得到的圆,必然会穿过前两个圆的两个交点中的一个,这个点,就是物体的精确位置。这就是业界所称的三角定位法。

但此次失联事件中,国际海事卫星组织只有一颗卫星收到了M H 370传来的7次握手信号,无法进行三角定位,工程师们只能判断,在每个握手信号发送的时刻,M H 370位于某个圆上。7次信号中最晚的一次,接收于3月8日早上8时11分,工程师们在这个时刻的圆上抹除了有雷达覆盖的部分,抹去了M H 370的燃料不足以到达的部分,就得到了之前位于泰国到哈萨克斯坦的“北部走廊”和位于印度洋的“南部走廊”。

解开谜题的钥匙:多普勒效应

两个“走廊”过于巨大,给搜索工作带来了很大的难度。国际海事卫星组织的科学家使用了一种被马来西亚总理纳吉布称为“前所未见”的方法,确定M H 370只可能飞向南方。这种分析方法中最关键的要素,就是多普勒效应。

奥利地科学家克里斯蒂安·多普勒在1842年发现,如果波源和接收者之间存在相对运动,那么这种相对运动会使得接收者接收到的波频率发生变化。如果两者相互靠近,那么波需要传播的距离就越来越短,对于接收者来说,单位时间内接收到的波越来越多。换句话说,频率越来越高。如果两者相互远离,基于同样的远离,接收者接收到的波频率越来越低。为了纪念这位科学家,这种现象被命名为多普勒效应。

本次接收到MH370握手信号的卫星位于东经64.5度的赤道上空,和地球的相对位置不变。那么,从M H 370发出的信号的频率是变高还是变低,可以判断出,飞机是在接近赤道还是远离赤道。把这些信息与每个握手信号的时间和距离综合起来,科学家就能大致判断出M H 370的飞行路径是一路向南,并终结在了印度洋深处。刘竹溪

为什么17天后才得到这一结果?

波音777的飞行速度不超过200米/秒,远远低于电磁波的传播速度,因此造成的多普勒效应非常微弱—卫星捕捉到的时间变化,只能以纳秒(十亿分之一秒)为单位。另外,此前从未有类似方法被用于计算飞机的飞行轨迹—多普勒效应常见的应用领域是医学检查、雷达和宇宙学研究。国际海事卫星组织资深官员克里斯·麦克洛克林表示,在想出了这个办法后,科研人员在一些行进在类似路线的班机上进行了测试和比对,确定了数学模型的可行性后,才最终确定了MH370的轨迹。