去年(2018)耶誕節前夕,英國第二大的倫敦--蓋特威克機場(Gatwick Airport)遭到一架無人機多次闖入「禁航區」,迫使當局連續3日關閉機場,影響超過700趟航班起降,造成約12萬名旅客行程受阻。[1] 三週後,希斯洛機場(Heathrow Airport)的跑道又因為相同原因關閉1.5小時。一時間,無人機可能影響飛行安全的討論快速登上了新聞版面。

根據英國現行法律,機場一公里範圍內完全禁止放飛小型無人機,即使是機場周遭以外的他處,飛行高度也不得離地400英尺(約120公尺),多數的商用無人機也都已內建「地理圍欄」(geo-fencing)技術,以杜絕無人機違規的肇事意外,[2] 但值得注意的是,此次事件卻是無人機卻是蓄意在禁航區內的干擾行為。面對這類新興科技的風險,各國政府也相繼意識到,若要保障公民的空中安全,同時使無人機與普通的民航客機得以航行於共同空域,勢必該研擬出相應的對策。據此,當地專家們各抒己見,反省此次無人機之亂的現場情況,並提出可行的治理方法。

為什麼無人機在機場附近很危險?

無人機種類五花八門,它可以是業餘愛好者、電視公司、警備系統或用以測量的小型無人機,也可以是軍用的大型無人機,很多無人機的售價也都不貴,不到台幣3000元就能一機在手,但這些少於兩公斤重的小小航空器卻可能對民航交通造成重大威脅。雪菲爾大學(University of Sheffield)人工智慧與機器人名譽教授諾爾.夏奇(Noel Sharkey)說:「飛機的設計和測試是為了避免被鳥類撞擊,而鳥類的生物構造是已知且不變的。相比之下,不同無人機的品質和結構都迥不相同,這會使無人機與飛機相撞時造成的損害難以預測」,只要無人機出現在機場周遭,就很容易和正在起降的班機發生碰撞,即便不在機場附近,也同樣會威脅正在低空飛行的航空器與旋翼機。

國際上很多機構都對無人機與民航客機針對不同情況進行相撞實驗。美國戴頓大學(University of Dayton)曾模擬一架一公斤重的無人機和一架以每小時383公里飛行的民航機相撞,結果顯示客機嚴重受損。[3]另一個由美國安世飛安研究公司(Assure)與美國聯邦航空管理局(Federal Aviation Administration, FAA)的聯合報告指出,[4]相較於被鳥撞擊,客機與無人機相撞可能形成更大的損壞,無人機的堅硬電池可能會卡在客機的機身內導致火警。倫敦帝國學院(Imperial College London)機械工程學系副教授瑞夫.瓦伊迪安納森(Ravi Vaidyanathan)接受BBC訪問時表示,[5]無人機對大型客機的破壞不大,但這個威脅不容忽視。他認為,客機引擎可能把無人機吸進去,而超過兩公斤的無人機有機會打穿若干機型的客機駕駛艙玻璃。

事實上,近年來客機與無人機在空域碰頭的情況並不罕見,英國空難調查委員會(Airprox Board,簡稱AB)坦言,[6]單就2017年12月後的整整一年,已發生120起驚險的「失控事件」,另一間飛安研究機構也指稱,光是2018年的7月至10月間,英國全境有18架飛機差點和無人機碰撞,其中12起在倫敦,其他則發生在曼徹斯特、劍橋、伯明罕等地。AB表示,最驚險的當屬某次A380空中巴士客機要進場希斯洛跑道時,有架大型的商用無人機就從旁邊飛過,距離不到20公尺。還有一次可怕的A級事故發生在上頭有190人的噴射客機,當它要從格拉斯哥機場(Glasgow Airport)降落時,一架「閃亮的白色無人機」直接飛過它15-30公尺的上空,最後飛安調查的結果是「確實存在碰撞風險」,足見無人機確實是英國飛安問題的未爆彈。

機場噩夢:現場情況究竟如何?

克蘭菲爾德大學(Cranfield University)航太系主任艾恩.格雷(Iain Gray)在英國科學媒體中心(Science Media Centre, UK)召開的記者會中說道,[7]「上個月蓋特威克一再上演目擊無人機,讓機場關閉了三天的事件,簡直就是個措手不及的糟糕意外,包括英國其他機場在內,大家在應該採用識別技術以辨識機場上空情形這件事上,態度都很遲鈍」。記者會上其他專家也相繼附議,指出英國尚未比照他國機場,立即安裝新雷達並主動發現、確認無人機的入侵行為。

蓋特威克機場的塔台航管人員表示,這架無人機在機場上空不斷往來盤旋,一待到警方接近卻又逃逸無蹤,相關通報反覆出現,光是12月20日當天就有50多次入侵通報。當地警方強調,該航空器無論是尺寸或是滯空時間,都超出一般民用無人機,「很明顯是經過違規改裝」。根據《衛報》報導,[8]一開始警方曾試圖「捕捉」入侵的無人機,但它卻很有警覺地與地面警力保持一定的高度與距離,也因為其目測尺寸似乎比一般無人機大,基於擔心流彈誤射、無人機墜落爆炸後,可能誤傷無辜民眾與飛機等顧慮,航警局也不敢貿然用槍彈「擊落」。此外,警方也懷疑本次行動至少是兩架無人機的「交叉出動」,藉此擾亂警方的反向追蹤飛行器和電波來源。

工程上有什麼解決方法?

英國皇家工程院院士、航太工程顧問蘭伯特.多平.海潘斯托(Lambert Dopping-Hepenstal)指出:「傳統機場雷達設計的初衷,為了不讓螢幕上看起來很混亂,所以它不是設計來看到緩慢飛行的小物體,而是要看到快速移動的大東西」。可以想見,一旦無人機發展得越小,既有的機場設備就越無法掌握上空的整體情況。而他國所引進的數位全像雷達,不僅可以提供機場全域與其周遭空間的立體影像,甚至能準確區分緩慢移動的無人機、鳥類與飛機等其他飛行物。格雷教授表示,[9]即使名嘴在電視上議論無人機干擾的威脅已經行之有年,但事發當天的機場人員和當地蘇塞克斯郡(Sussex)警方在接到無人機目擊報告後,卻依舊缺乏可靠方法來確認它們到底是不是真的在附近,只能像無頭蒼蠅般,嘗試叫觀察員用肉眼來確認。

全像雷達的主要開發商是法國航太集團泰勒斯(Thales)的子公司──英國公司艾菲蘭(Aveillant)。它的執行長多明尼克.沃克(Dominic Walker)表示,巴黎戴高樂(Charles de Gaulle)等海外機場已經安裝該公司的「無人機探測雷達」作為守門員,但英國目前尚未實施。他解釋,「全像雷達的原理與傳統雷達截然有別,傳統雷達是用細光束對上空來掃描,然後接收到反射信號,全像雷達則有如強力照明整個天空,這就像打開房間的燈,而不是用手電筒搜索」。其他線上的飛安工程師則認為,如果能做到準確判別所有無人機的機型、大小和速度,機場當局就可以評估飛機將面臨的所有風險,並在最低的安全限度內限制無人機的數量。同時,工程師也建議機場,應該審慎決定確認目擊事件後的最佳辦法,干擾無人機的無線電通訊或GPS導航接收器雖然能迫使它不繼續飛行,但也間接妨礙了其他合法的交通方式。

客觀上,要處理無人機違規飛行的可能威脅,目前只能事先以雷達探測,或是在危機未發生時,先設法讓無人機停止飛行,而當今國際上的做法多半傾向直接迫降無人機。 舉例來說,法國當局早前發明了一架如蜘蛛人般的無人機,可對其他闖入禁航區的小型飛行器噴射繩網,令其迫降。中國、美國也都分別發展出雷射等反無人機防禦技術,從而把它擊落。荷蘭則想出了較低科技的方法,要利用特別受訓過的老鷹來抓住無人機。

總部設在英國的飛安公司──量子航空(Quantum Aviation)執行長馬丁.蘭尼(Martin Lanni)主張,「最理想的方法是與控制無人機的人取得直接聯繫,而不是擊落它」,因為擊落的後果難以想像,可能會受到流彈或殘骸的附帶傷害。目前塔台人員可以讓Quantum Aviation的系統干擾無人機,令它無法接收控制訊號,此時多數無人機將會自動進入保安模式,自行智慧降落或是回到起飛地點。而全球最大的無人機製造商大疆創新公司(DJI)也自2013年開始,在旗下的無人機裡安裝系統,讓控制員無法將它飛進特定管制區,也會在無人機即將進入禁航區域前,對操控的人發出警訊。

如何讓合法無人機與一般客機能安全共用空域?

仔細檢討此次紛亂,航太工程專業的多平.海潘斯托教授認為,[11]無人機影響飛安的議題似乎該聚焦在如何偵測、阻卻故意違規的現象,以及如何預防它再度發生的討論,但這兩件事都不容易,因為防止有心人故意違法絕非易事。但他也強調,不要訂立過於嚴格的規範或限制,那會導致合法使用的無人機無法帶來更大的社會效益。

倫敦格雷沙姆學院(Gresham College)資訊科技系榮譽教授馬丁.湯姆斯(Martyn Thomas)也抱持相同看法,他主張持有無人機可分為不同類型,而它們各自需要不同的治理方式。詳細來說,無人機肇事的可能行為者有三類:第一類是業餘操控者可能因不懂法規,或因為技術不嫻熟而操作失控,而無犯意地駕駛飛機進入管制空域,面對此情況,目前線上的多數無人機都裝設了地理圍欄系統,一定程度上緩解了這個問題,但並非所有無人機都安裝有此功能。第二類是已經獲發牌照並受訓過的職業廠商,他們應該要充分知悉這些相關規範,所以也不太可能是肇事來源。第三種則是預謀在受限空域飛行,並改寫了軟體內建圍欄限制的操控者。因此,威脅來源最可能來自第一類和第三類。

總的來說,為了盡情享受無人機帶給社會的益處,我們需要找到能讓載人機和無人機安全共處同一空域的方法,而非只是簡單地要求更嚴格的管制。誠如格雷教授所言,此次無人機之亂突顯出,各國的機場管理公司都必須加強對無人機的方法,因為人類面對飛安問題時,再怎麼小心都不為過。

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曾雨涵

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