نظام هبوط بالميكروويف

نظام الهبوط بالموجات الدقيقة ( MLS ) هو نظام توجيه لاسلكي دقيق يعمل في جميع الأحوال الجوية، مصمم ليتم تركيبه في المطارات الكبيرة لمساعدة الطائرات في الهبوط، بما في ذلك الهبوط في ظروف الرؤية المحدودة. ^{[ 1 ]} يُمكّن نظام MLS الطائرة القادمة من تحديد متى تكون محاذية لمدرج الهبوط وعلى مسار الانزلاق الصحيح لهبوط آمن. كان الهدف من نظام MLS هو استبدال أو استكمال أنظمة الهبوط الآلي (ILS). يتميز نظام MLS بعدد من المزايا التشغيلية مقارنةً بنظام ILS، بما في ذلك توفير مجموعة أوسع من القنوات لتجنب التداخل مع المنشآت المجاورة، وأداء ممتاز في جميع الأحوال الجوية، وحجم صغير في المطارات، وزوايا التقاط رأسية وأفقية واسعة تسمح بالاقتراب من مناطق أوسع حول المطار.

على الرغم من أن بعض أنظمة الهبوط متعدد المستويات (MLS) دخلت حيز التشغيل في التسعينيات، إلا أن الانتشار الواسع الذي تصورته بعض هيئات الطيران لم يتحقق. ويعود ذلك لسببين رئيسيين: أولهما (الاقتصادي)، فبينما تتفوق أنظمة الهبوط متعدد المستويات تقنيًا على أنظمة الهبوط الآلي (ILS)، إلا أنها لم توفر إمكانيات كافية لتبرير إضافة أجهزة استقبال MLS إلى تجهيزات الطائرات؛ وثانيهما (نظام ثالث متفوق محتملًا)، وهو أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS )، ولا سيما نظام WAAS ، التي تتيح توقع مستوى مماثل من تحديد المواقع دون الحاجة إلى أي معدات في المطار . ويُخفض نظاما GPS/WAAS بشكل كبير تكلفة تنفيذ عمليات الهبوط مع التوجيه العمودي، وهو أمر بالغ الأهمية في المطارات الصغيرة. لهذه الأسباب، تم إيقاف تشغيل معظم أنظمة الهبوط متعدد المستويات الموجودة في أمريكا الشمالية. وتوفر عمليات الهبوط LPV القائمة على نظامي GPS/WAAS توجيهًا عموديًا يُضاهي الفئة الأولى من أنظمة الهبوط الآلي (ILS)، وتفوق عمليات الهبوط LPV المنشورة من قِبل إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) حاليًا عمليات الهبوط ILS في المطارات الأمريكية.

على الرغم من أن نظام MLS بدا في البداية ذا أهمية في أوروبا، حيث كانت المخاوف بشأن توفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مشكلة، إلا أنه لم ينتشر على نطاق واسع. ومن غير المرجح أن ينتشر النظام على نطاق أوسع. بل على العكس، اعتمدت عدة مطارات أوروبية على نظام الهبوط العمودي المنخفض (LPV) القائم على نظام الأقمار الصناعية EGNOS (المتوافق مع WAAS).

تستخدم تقنية MLS أجهزة إرسال بتردد 5  جيجاهرتز في منطقة الهبوط، والتي تستخدم مصفوفات مسح إلكتروني سلبية لإرسال حزم مسح ضوئي نحو الطائرات المقتربة. وتستخدم الطائرة التي تدخل منطقة المسح الضوئي جهاز استقبال خاصًا يحسب موقعها عن طريق قياس أوقات وصول الحزم الضوئية.

صُممت النسخة الأمريكية من نظام MLS، وهو مشروع مشترك بين إدارة الطيران الفيدرالية ووكالة ناسا ووزارة الدفاع الأمريكية ، لتوفير توجيه دقيق للملاحة لضمان محاذاة الطائرات وهبوطها بدقة عند اقترابها من المدرج. يوفر النظام معلومات عن السمت والارتفاع والمسافة، بالإضافة إلى "السمت العكسي" للابتعاد عن الهبوط الفاشل أو الاقتراب الفائت . كما استُخدمت قنوات MLS للاتصالات قصيرة المدى مع مراقبي الحركة الجوية في المطارات، مما يسمح بتحويل الترددات بعيدة المدى إلى طائرات أخرى.

في أستراليا ، بدأ العمل على تصميم نسخة من نظام الهبوط بالميكروويف (MLS) عام 1972. وقد أُنجز معظم هذا العمل بشكل مشترك بين إدارة الطيران المدني الفيدرالية (DCA) وقسم الفيزياء الراديوية التابع لمنظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية (CSIRO ). ^{[ 2 ]} عُرف المشروع باسم "إنترسكان"، وكان أحد أنظمة الهبوط بالميكروويف العديدة التي كانت قيد الدراسة دوليًا. اختارت إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) نظام "إنترسكان" عام 1975، واختارته منظمة الطيران المدني الدولي ( ICAO ) عام 1978 ليكون النظام المعتمد. طوّرت شركتا AWA وHawker de Havilland نسخة هندسية من النظام، سُميت "ميتان "، بموجب عقد مع وزارة النقل، التي خلفت إدارة الطيران المدني الفيدرالية، وعُرضت بنجاح في مطار ملبورن أواخر سبعينيات القرن الماضي. كانت أطباق الهوائي البيضاء لا تزال ظاهرة في مطار ملبورن حتى عام 2003، حين تم تفكيكها.

أعقب هذا البحث الأولي تأسيس شركة إنترسكان إنترناشونال المحدودة في سيدني ، أستراليا عام ١٩٧٩، والتي قامت بتصنيع أنظمة MLS التي تم نشرها لاحقًا في الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي وتايوان والصين وأستراليا. وقد طورت هيئة الطيران المدني (المملكة المتحدة) نسخة من نظام MLS، وهي مثبتة في مطار هيثرو ومطارات أخرى، نظرًا لكثرة عمليات الهبوط الآلي في ظروف جوية من الفئة الثانية والثالثة.

بالمقارنة مع نظام الهبوط الآلي الحالي (ILS)، يتمتع نظام الهبوط الآلي (MLS) بمزايا كبيرة. فالهوائيات أصغر حجماً بكثير، وتستخدم إشارة بتردد أعلى. كما أنها لا تتطلب وضعها في موقع محدد في المطار، ويمكنها تعديل إشاراتها إلكترونياً. هذا ما سهّل عملية وضعها مقارنةً بأنظمة الهبوط الآلي الأكبر حجماً، والتي كان يجب وضعها عند نهايات المدرجات وعلى طول مسار الاقتراب.

من المزايا الأخرى أن إشارات نظام الهبوط متعدد المستويات (MLS) تغطي مساحة واسعة على شكل مروحة خارج نهاية المدرج، مما يسمح للمراقبين الجويين بتوجيه الطائرات القادمة من اتجاهات متعددة أو توجيهها على طول مسار هبوط مجزأ. في المقابل، لا يستطيع نظام الهبوط الآلي (ILS) توجيه الطائرات إلا على طول خط مستقيم واحد، مما يتطلب من المراقبين توزيع الطائرات على طول هذا الخط. يسمح نظام الهبوط متعدد المستويات للطائرات بالاقتراب من أي اتجاه كانت تحلق فيه، بدلاً من التحليق إلى مدار انتظار قبل "التقاط" إشارة نظام الهبوط الآلي. كان هذا الأمر ذا قيمة خاصة في المطارات الكبيرة، حيث يسمح بفصل الطائرات أفقياً على مسافة أقرب بكثير من المطار. وبالمثل، يسمح نطاق التغطية على شكل مروحة بتفاوت معدل الهبوط، مما يجعل نظام الهبوط متعدد المستويات مفيداً للطائرات ذات زوايا الاقتراب الحادة مثل المروحيات والطائرات المقاتلة ومكوك الفضاء.

على عكس نظام الهبوط الآلي (ILS) الذي كان يتطلب ترددات متعددة لبث الإشارات المختلفة، استخدم نظام الهبوط الآلي (MLS) ترددًا واحدًا، حيث كان يبث معلومات السمت والارتفاع تباعًا. قلل هذا من احتمالية حدوث تداخل في الترددات، كما ساهم في ذلك كون الترددات المستخدمة بعيدة عن نطاق بث FM ، وهي مشكلة أخرى في نظام الهبوط الآلي. كما وفر نظام الهبوط الآلي مئتي قناة منفصلة، ​​مما سهّل تجنب التداخل بين المطارات في المنطقة نفسها.

وأخيرًا، تحسّنت الدقة بشكل كبير مقارنةً بنظام الهبوط الآلي (ILS). فعلى سبيل المثال، كانت دقة قياس المسافة (DME)  القياسية المستخدمة مع نظام الهبوط الآلي (ILS) تبلغ ±1200 قدم فقط. وقد حسّن نظام الهبوط الآلي (MLS) هذه الدقة إلى ±100 قدم فيما أطلقوا عليه اسم DME/P (اختصارًا للدقة)، وقدّم تحسينات مماثلة في السمت والارتفاع. وقد مكّن هذا نظام الهبوط الآلي (MLS) من توجيه عمليات الهبوط من الفئة الثالثة (CAT III) بدقة فائقة، في حين كان هذا يتطلب عادةً رادارًا أرضيًا عالي الدقة ومكلفًا.

على غرار أنظمة الهبوط الدقيق الأخرى، يمكن عرض التوجيه الجانبي والرأسي على مؤشرات انحراف المسار التقليدية أو دمجه في شاشات قمرة القيادة متعددة الأغراض. كما يمكن عرض معلومات المدى بواسطة مؤشرات قياس المسافة التقليدية ودمجها أيضًا في شاشات متعددة الأغراض.

كان من المقرر أصلاً أن يستمر نظام الهبوط الآلي (ILS) في العمل حتى عام 2010 قبل استبداله بنظام الهبوط اليدوي (MLS). وكان النظام قيد التجربة فقط في ثمانينيات القرن الماضي عندما بدأت إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) في تفضيل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). وحتى في أسوأ الظروف، كان نظام GPS يوفر  دقة لا تقل عن 300 قدم، وهي ليست بجودة نظام MLS، ولكنها أفضل بكثير من نظام ILS. كما أن نظام GPS كان يعمل في كل مكان، وليس فقط عند نهاية المدرجات. وهذا يعني أن جهاز ملاحة واحد يمكن أن يحل محل أنظمة الملاحة قصيرة المدى وطويلة المدى، ويقدم دقة أفضل من كليهما، ولا يتطلب أي معدات أرضية.

لم يتمكن أداء نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وتحديدًا دقة التوجيه العمودي قرب عتبة المدرج وسلامة النظام، من مضاهاة معايير وممارسات منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) السابقة. ويمكن تحسين دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عن طريق إرسال "إشارات تصحيحية" من محطات أرضية، مما يُحسّن الدقة إلى حوالي 10 أمتار في أسوأ الأحوال، متفوقًا بذلك على نظام الهبوط الآلي (MLS). في البداية، كان من المخطط إرسال هذه الإشارات عبر بث FM قصير المدى على ترددات الراديو التجارية، ولكن تبيّن أن ذلك صعب التنفيذ. واليوم، تُرسل إشارة مماثلة عبر أمريكا الشمالية بأكملها عبر الأقمار الصناعية التجارية، في نظام يُعرف باسم WAAS . ومع ذلك، لا يستطيع نظام WAAS توفير إشارات بمعيار CAT II أو CAT III للهبوط الآلي لشركات الطيران، لذا يجب استخدام نظام تعزيز المنطقة المحلية (LAAS).

يمكن تقسيم النظام إلى خمس وظائف: سمت الاقتراب، سمت الرجوع، ارتفاع الاقتراب، المدى، واتصالات البيانات.

توجيه سمت الاقتراب

تقوم محطة السمت بإرسال زاوية نظام MLS وبياناته عبر إحدى القنوات المئتين ضمن نطاق التردد من 5031 إلى 5090.7 ميجاهرتز، وعادةً ما تقع على بُعد حوالي 300 متر (1000 قدم) بعد نهاية المدرج، ولكن هناك مرونة كبيرة في اختيار المواقع. على سبيل المثال، في عمليات مهبط الطائرات العمودية، يمكن وضع جهاز إرسال السمت في نفس موقع جهاز إرسال الارتفاع.

يمتد نطاق التغطية السمتية: جانبياً، بزاوية لا تقل عن 40 درجة على جانبي خط منتصف المدرج في التكوين القياسي. في الارتفاع، حتى زاوية 15 درجة ولمسافة لا تقل عن 20,000 قدم (6  كم)، وفي المدى، لمسافة لا تقل عن 20 ميلاً بحرياً (37  كم) (انظر الشكل 1-1-8).

في الولايات المتحدة، علّقت إدارة الطيران الفيدرالية برنامج نظام تحديد المواقع متعدد الأقمار الصناعية (MLS) عام 1994 لصالح نظام تحديد المواقع العالمي ( نظام تعزيز المنطقة الواسعة WAAS). ولم يعد سجل إجراءات الطيران الآلي التابع لإدارة الطيران الفيدرالية يتضمن أي مواقع لنظام MLS؛ ^{[ 9 ]} وقد أُلغي آخر موقعين في عام 2008.

نظراً لاختلاف الظروف التشغيلية في أوروبا، كان من المتوقع أن تعتمد العديد من الدول (خاصةً تلك المعروفة بانخفاض مستوى الرؤية) نظام الهبوط متعدد المستويات (MLS) كبديل لنظام الهبوط الآلي (ILS). إلا أنه في الواقع، كان مطار لندن هيثرو هو المطار الرئيسي الوحيد الذي تم فيه تركيب النظام ، والذي أُغلق في 31 مايو 2017. أما المطارات الرئيسية الأخرى، مثل مطار فرانكفورت، التي كان من المتوقع أن تُركّب نظام الهبوط متعدد المستويات، فقد قامت بدلاً من ذلك بتركيب أنظمة تعزيز الملاحة الأرضية (GBAS) ونشرت إجراءات اقتراب تعتمد على هذه الأنظمة. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

مع ازدياد عدد أنظمة GBAS المثبتة، يصبح تركيب أنظمة MLS أو استمرار تشغيل الأنظمة الحالية موضع شك. ^{[ 12 ]}

• نظام تعزيز المنطقة المحلية (LAAS)
• نظام الملاحة الجوية التكتيكية (TACAN)
• نظام الهبوط عبر جهاز الإرسال والاستقبال (TLS)

• دليل المعلومات الملاحية
• موقع Aviation Today ( مؤرشف بتاريخ 29 نوفمبر 2009 على موقع Wayback Machine) - نظام مراقبة الطائرات متعدد المستويات: العودة إلى المستقبل؟ - مقال بتاريخ 1 أبريل 2003 حول تركيب نظام مراقبة الطائرات متعدد المستويات الجديد في مطار لندن هيثرو

• رائد الطيران، الفصل الرابع: تقنية مُهمَلة: نظام الهبوط بالميكروويف وفجر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
• موقع إلكتروني مخصص لوصف نظام MLS