Chmury wulkaniczne przestaną zagrażać bezpieczeństwu?

Linia lotnicza easyJet, Airbus oraz Nicarnica Aviation zakończyły ostatni etap testów systemu AVOID, eksperymentu w ramach którego stworzono sztuczną chmurę popiołu wulkanicznego.

Wprowadzenie testowanego systemu ma pozwolić na uniknięcie zamykania przestrzeni powietrznych, jak miało to miejsce podczas wybuchu islandzkiego wulkanu Eyjafjallajökull w 2010 roku.

W ramach eksperymentu wykonano następujące czynności:

• za pomocą samolotu Airbus A400M rozproszono tonę pyłu wulkanicznego nad prowincją Vizcaja w Hiszpanii i utworzono sztuczną chmurę popiołu,
  
• zmierzono koncentrację pyłu za pomocą małych samolotów przelatujących przez stworzoną wcześniej chmurę,
  
• samolot Airbus A340-300 wyposażony w czujniki AVOID zlokalizował w trakcie lotu przeszkodę z odległości 60 km i dokładnie zmierzył koncentrację pyłu wulkanicznego.

Samolot Airbus A400M rozproszył tonę islandzkiego pyłu wulkanicznego w atmosferze na wysokości 9 000 do 11 000 stóp (2,7 do 3,3 km) tworząc tym samym warunki podobne do panujących w atmosferze podczas wybuchu wulkanu Eyjafjallajökull w 2010 roku. Drugi samolot, Airbus A340-300 wyposażony w system detekcji AVOID, został skierowany w stronę unoszącej się chmury popiołu. Dzięki zainstalowanemu systemowi samolot wykrył przeszkodę z odległości 60 km.

Wytworzona podczas testów chmura pyłu miała głębokość od 600 do 800 stóp głębokości (183 i 244 metrów) i ok. 2,8 km średnicy. W początkowej fazie testu chmura była widoczna gołym okiem, ale w wyniku rozproszenia się pyłu szybko stała się niewidoczna dla człowieka.

System AVOID wykrył przeszkodę i oszacował gęstość od 0.1 do 1 g m-2 i stężenie równe 100 do 1000 µg m-3. Obydwa odpowiadają zakresowi stężeń zmierzonych w kwietniu i maju 2010 roku, kiedy to zamknięto przestrzeń powietrzną z powodu trudnych warunków atmosferycznych po wybuchu wulkanu Eyjafjallajökull.

W trakcie eksperymentu sprawdzono także poprawność pomiaru koncentracji popiołu w atmosferze wykonywanego przez system AVOID. W tym celu wytworzona chmura pyłu została poddana pomiarom samolotu Diamond DA42 obsługiwanemu przez zespół z Uniwersytetu w Duesseldorfie.

"Zagrożenie erupcją islandzkich wulkanów jest wciąż aktualne, więc niezmiernie cieszymy się z wyników tego wyjątkowego i nowatorskiego eksperymentu. Znalezienie rozwiązania jest teraz tak ważne, jak nigdy dotąd. Musimy mieć pewność, że nigdy więcej nie będziemy mieli do czynienia z podobną sytuacją, jak wiosną 2010roku, kiedy to loty na terenie Europy zostały wstrzymane na kilka dni"- powiedział Ian Davies, Dyrektor Techniczny easyJet. "To krok milowy na drodze testów tej technologii i jej komercyjnej certyfikacji. easyJet będzie teraz pracować nad autonomicznym systemem, tak by wyposażyć w niego wybrane samoloty naszej floty do końca 2014 roku" - dodaje.

"Zespół przeprowadził naukowy eksperyment pokazujący, że nawet niskie stężenie pyłu wulkanicznego może zostać wykryte przez czujniki AVOID. Sukces podjętych działań i złożoność eksperymentu, który wymagał wprowadzenia 1000 kg pyłu wulkanicznego do małej przestrzeni powietrznej, jednoczesnej kontroli czterech samolotów i koordynowania pomiarów prowadzonych przez dwa z nich, jest świadectwem zaangażowania i umiejętności inżynierów easyJet i Airbus, a także świetnym przykładem połączenia sił techniki i nauki w celu rozwiązania istotnego problemu" - skomentował Fred Prata, twórca technologii AVOID.

"Od momentu powstania ponad 40 lat temu, Airbus nieustannie wspiera i angażuje się w różnorodne programy badawcze, które prowadzi samodzielnie, lub we współpracy z innymi organizacjami. Dzięki systemowi AVOID chcemy udowodnić, że wczesne wykrywanie popiołu w atmosferze jest możliwe. Potwierdzają to wyniki przeprowadzonego eksperymentu. Teraz musimy dokładnie przeanalizować zebrane dane. Sądzę, że jesteśmy u progu wynalazku, który może być wyjątkowym rozwiązaniem zapobiegającym zakłóceniom w komercyjnym ruchu powietrznym na wielką skalę, spowodowanym przez pył wulkaniczny" - skomentował Charles Champion, Wiceprezes i Dyrektor Techniczny Airbus.

"Uniwersytet Nauk Stosowanych w Duesseldorfie ma duże doświadczenie w lotach badawczych w smugach pyłu wulkanicznego. Podczas eksperymentu wykonaliśmy bezpośrednie pomiary in-situ w stworzonej chmurze pyłu wulkanicznego przy użyciu laserowych detektorów popiołu. Detektory te były zamontowane w samolocie DA42 MPP i skalibrowane tak, by dawały jak najlepszą dokładność pomiarów. Uzyskane w ten sposób dane były następnie przesyłane on-line za pośrednictwem satelity do samolotu A340, wyposażonego w system AVOID. Udział w tym ważnym i nowatorskim eksperymencie był dla nas bardzo ciekawym doświadczeniem" - powiedział Konradin Weber, profesor Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Duesseldorfie

"Zagrożenie kolejną erupcją wulkanu na Islandii jest w dalszym ciągu bardzo wysokie" - twierdzi Magnús Tumi Gudmundsson z islandzkiego Instytutu Nauk o Ziemi. "Erupcje islandzkich wulkanów, którym towarzyszy wybuch, zdarzają się średnio raz na pięć lat. Jeśli w tym czasie masy powietrza przenoszą się z północnego zachodu na południe, to razem z nimi na terytorium Europy dostają się bardzo duże ilości pyłu wulkanicznego, tak jak miało to miejsce w 2010 roku, po erupcji wulkanu Eyjafjallajökull. Zbiegiem okoliczności przy siedmiu poprzednich erupcjach w latach 1970 - 2010, był fakt, że na skutek ruchów powietrza, pył był niesiony przez południowe wiatry w przeciwnym kierunku. Biorąc pod uwagę fakt, że od ostatniej erupcji dwóch najbardziej aktywnych islandzkich wulkanów - Hekla i Katla upłyną stosunkowo długi czas możemy przyjąć, że obydwa grożą wybuchem. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć kiedy wybuchną, ale możemy być pewni, że taki wybuch nastąpi" - dodaje.

Pomiędzy 15 i 21 kwietnia 2010 roku, europejska przestrzeń powietrzna została bezprecedensowo zamknięta. W tym czasie, w wyniku konieczności odwołania ponad 100 000 lotów, łączna liczba rejsów spadła o 80%. Straty globalnego przemysłu lotniczego z powodu odwołanych lotów oszacowano na 2,6 miliarda dolarów brutto.

Popiół wulkaniczny wykorzystany w testach pochodził z erupcji wulkanu Eyjafjallajokul w 2010 roku. Został on zebrany i wysuszony przez Instytut Nauk o Ziemi w Reykjaviku, a następnie przetransportowany do Tuluzy.

Dzięki naturalnemu pyłowi i jego drobnej, przypominającej talk konsystencji udało się zrekonstruować warunki z 2010 roku. Stworzenie chmury popiołu pozwoliło na oszacowanie ile dokładnie pyłu znalazło się w atmosferze.

System AVOID można porównać do radaru na popiół. Stworzony przez dr Freda Prata z Nicarnica Aviation system wykorzystuje technologię podczerwieni zainstalowaną w samolocie i dostarcza obraz z radaru pilotom i centrum kontroli lotów. Wspomniany obraz pozwala na zlokalizowanie chmury pyłu nawet z dystansu 100 km i na wysokościach od 5 000 do 50 000 stóp (1,52 km - 15,23 km). W ten sposób możliwa jest zmiana ścieżki lotu i ominięcie chmury pyłu. Koncepcja działania jest bardzo podobna do radarów pogodowych, które są standardowym wyposażeniem komercyjnych samolotów pasażerskich.

Na tej podstawie informacje z samolotu z systemem AVOID mogą być wykorzystywane do budowania mapy chmur pyłu wulkanicznego w czasie rzeczywistym. Takie działanie może pozwolić na otworzenie dużych przestrzeni powietrznych, które w sytuacji wybuchu wulkanu, byłyby standardowo zamknięte. W ten sposób zakłócenia lotów będą zminimalizowane z korzyścią dla pasażerów.