Cách những người đi bộ lạc bước gửi SOS lên vũ trụ

Vào tháng 7 năm ngoái, hai người đi bộ đường dài đã đang trên chuyến đi bộ trong Khu rừng Quốc gia Shasta-Trinity của California. Ngay phía đông bắc của Hồ Granite - một cái hồ nhỏ nằm bên cạnh những cành cây chết và một dãy núi đá - một trong số họ ngã và bị thương quá nặng để tiếp tục.

Từ các vật dụng của họ, họ rút ra một thiết bị báo hiệu vị trí cá nhân. Họ kéo dài ăng-ten của thiết bị và nhấn nút phía dưới. Ngay lập tức, một tín hiệu radio bắt đầu phát ra ở tần số 406 megahertz, cuối cùng đến các bộ dò trên các vệ tinh quỹ đạo. Các thiết bị này, là một phần của chương trình Theo dõi Trợ giúp Cứu hộ Trên Vệ tinh của Cục Quản lý Đại dương và Khí tượng Quốc gia (Sarsat), bắt được tín hiệu và ngay lập tức gửi cảnh báo về Trái đất.

Cảnh báo cho Trung tâm Phối hợp Cứu hộ của Không quân nói rằng Có người gặp nguy hiểm gần Covington Mill, California, cùng với thông tin về chủ sở hữu thiết bị và cách liên lạc với họ. Chẳng bao lâu sau đó, một trực thăng đã được điều động tới vị trí của những người đi bộ gặp nguy hiểm. Sau khi kéo lên cả hai người đi bộ, máy bay đã đưa họ đến bệnh viện.

Trong việc gọi cứu cấp ở vùng hoang dã, đó không chỉ là một kết thúc viên mãn, mà còn là một kết thúc dễ dàng. (Sự cố này, cùng với hàng nghìn sự cố khác, được lưu trong Cơ sở Dữ liệu Sự cố của chương trình Sarsat.) Việc xác định vị trí của những người đi bộ đường dài không đòi hỏi việc tìm kiếm trong danh sách đăng ký tại điểm xuất phát, cũng như giải mã các ghi chú dán trên các xe ô tô bỏ lại ở điểm xuất phát. Điều này được thiết kế như vậy: khẩu hiệu của Sarsat là “loại bỏ 'tìm kiếm' trong hoạt động tìm kiếm cứu hộ.” Sarsat là một chương trình của Hoa Kỳ ít người biết đến, nhằm mục đích cứu giúp những người đi lạc hoặc bị thương nhân đi bộ leo núi, lái xe ATV và tuyết di chuyển bị lật, thủy thủ trên tàu đắm, và hành khách trong các vụ tai nạn máy bay. Đây là một phần của một sự hợp tác quốc tế gọi là Cospas-Sarsat, liên quan đến 45 quốc gia và hai tổ chức độc lập. Hệ thống này dựa vào các thiết bị đơn giản có một công việc - gửi tín hiệu cấp cứu tiết lộ vị trí, bất cứ nơi nào, trong mọi thời tiết - và một hệ thống các vệ tinh lắng nghe những cuộc gọi đó. “Nếu bạn thực sự cần cuộc sống của bạn được cứu giúp, theo quan điểm của tôi, đây sẽ là người sẽ ở đây để giúp bạn,” Jesse Reich, kỹ sư hệ thống cơ sở đất của Sarsat nói.

Kể từ năm 2022, cơ sở dữ liệu của NOAA có hơn 723.000 thiết bị cứu hộ được đăng ký, chủ yếu thuộc sở hữu của những người hy vọng họ sẽ không bao giờ cần phải sử dụng chúng. Tuy nhiên, có hơn 50.000 người trên toàn thế giới đã được cứu vì họ đã kích hoạt các bộ phát 406 của mình, gửi tín hiệu cầu cứu lên không gian.

Trong hơn bốn tuần, Mytour đang xuất bản một loạt các câu chuyện về việc sử dụng khoa học của các vệ tinh. Đọc các câu chuyện khác trong loạt bài này tại đây, tại đây và tại đây.

SARSAT bắt đầu sau một sự cố mà công nghệ của nó có thể đã có lợi: Năm 1972, hai thành viên của Quốc hội, Hale Boggs và Nick Begich, đang bay trên một chiếc Cessna 310 hai động cơ qua Alaska. Máy bay của họ biến mất ở một khu vực hoang sơ trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Một cuộc tìm kiếm trên diện rộng 325.000 dặm vuông trong 39 ngày và 90 máy bay không tìm thấy gì. Cuộc tìm kiếm đã bị hủy bỏ, và các chính trị gia cùng máy bay của họ vẫn mất tích cho đến ngày nay.

Sau đó, Quốc hội tuyên bố rằng các máy bay phải mang theo các đèn báo cấp cứu sẽ tự động phát sóng trong trường hợp tai nạn. Nhưng kế hoạch này có một hạn chế về công nghệ: Một máy bay khác phải đang bay gần đó để nhận tín hiệu. NASA, có lẽ không ngạc nhiên, nhận ra rằng các vệ tinh sẽ có tầm nhìn rộng hơn nhiều và cũng có thể khảo sát các vùng lớn của hành tinh mà thực tế là đại dương. Một nhóm các nhà khoa học của cơ quan vũ trụ nghiên cứu những điều có thể làm được, và đến năm 1979, Mỹ, Canada, Pháp và Liên Xô cũ đã ký các văn kiện tại Leningrad. Sự hợp tác quốc tế, sau này sẽ trở nên chính thức hơn dưới tên Cospas-Sarsat, đã phóng vệ tinh đầu tiên của nó vào tháng 6 năm 1982.

Tháng 9 đó, vệ tinh cứu hộ ban đầu, có tên COSPAS-1, đã nhận được cuộc gọi cấp cứu đầu tiên của nó. Đó là từ một máy bay đã rơi từ trên cao xuống British Columbia trong khi cố gắng tìm kiếm một máy bay khác bị rơi. Chỉ mất một ngày cho người cứu hộ để tìm thấy nó, nhờ vào đèn báo cứu hộ. Máy bay thứ hai - máy bay mà nó đã tìm kiếm, và không có đèn báo cứu hộ như vậy - không bao giờ được tìm thấy.

NOAA và các cơ quan đối tác ở nước ngoài của họ duy trì cơ sở dữ liệu về tất cả các sự cố khẩn cấp mà họ đã phản ứng từ năm 1982. Cơ sở dữ liệu của Mỹ bao gồm cuộc gọi từ ba loại thiết bị khác nhau: Đèn Báo Vị Trí Cá Nhân cho người trên đất, Đèn Báo Vị Trí Tần Số Radio Khẩn Cấp cho các tàu thuyền, và Bộ Phát Tìm Vị Trí Khẩn Cấp cho máy bay. Hai loại cuối được kích hoạt tự động, trong khi loại đầu tiên cần nhấn nút.

Các vệ tinh lắng nghe cuộc gọi này được đặt ở nhiều quỹ đạo khác nhau. Các hệ thống vệ tinh Sarsat bao gồm các vệ tinh GPS ở quỹ đạo Trái Đất trung bình, các vệ tinh NOAA ở dưới đó ở quỹ đạo Trái Đất thấp, và các vệ tinh GOES ở phía trên ở quỹ đạo địa cực cố định. Tất cả đều đảm bảo theo dõi cho tín hiệu 406.

Một khi họ nghe thấy cuộc gọi, thông tin đó được truyền đến một trạm đất, mà độc lập tính toán vị trí của báo hiệu. (Nhiều đèn báo hiện đại phát sóng vị trí dựa trên tọa độ GPS.) Ở Mỹ, thông tin tràn vào máy tính tại Trung tâm Điều khiển Nhiệm vụ của Mỹ ở Maryland, do NOAA vận hành. Trung tâm sau đó gửi yêu cầu đến Không quân nếu cuộc gọi đến từ một tiểu bang liền kề; Hải quân Nữ thì nếu đó là một kích hoạt ngoài khơi hoặc từ Guam, Hawaii, Puerto Rico hoặc Quần đảo Virgin; và Đội Quân National Guard Alaska nếu họ đang trên đất liền ở vùng biên giới cuối cùng. Các vệ tinh của Mỹ cùng làm việc với những vệ tinh của Nga, Ấn Độ và Châu Âu để phát hiện và xác định tín hiệu cứu hộ. Và nếu một đèn báo Mỹ kích hoạt nhưng chỉ ra người đang trên đỉnh núi ở Thái Lan, quân đội Mỹ sẽ phối hợp với các quan chức ở đất nước đó để tiến hành cứu hộ.

Các cơ quan đó có thể liên lạc với các nhóm tìm kiếm và cứu hộ địa phương. “Mỗi cuộc cảnh báo này đều chỉ là một đống từ trên giấy,” Layne Carter, người đại diện Liên lạc Hải quân cho Sarsat nói. “Nhưng trong đầu chúng tôi, chúng tôi đang nghĩ, ‘Có ai đó đang bơi lội ra ngoài đó, và họ chỉ đang đợi chúng tôi đến để cứu họ.’” (Giấy ở đây hình như chỉ là một phép ẩn dụ: Các cảnh báo 406 thực tế là kỹ thuật số. Trong khi tất cả các hoạt động này có con người ngồi trên ghế 24/7/365, hầu hết dữ liệu được phân phối tự động.)

Trong quỹ đạo Trái Đất thấp, các vệ tinh không có tầm nhìn tổng thể về hành tinh vì họ chỉ nhìn thấy khoảng 6% diện tích của nó vào bất kỳ thời điểm nào. Nhưng các vệ tinh GOES cao hơn nhiều, mỗi vệ tinh bắt được khoảng 42% diện tích thế giới. Cả hai bộ vệ tinh đều có ưu nhược điểm của mình: Các vệ tinh bay thấp phải đi qua gần như trực tiếp trên người cần cứu trợ để bắt tín hiệu của họ - và chúng chỉ quay quanh cùng một điểm mỗi 102 phút - nhưng chúng có thể cho biết chính xác người đó đang ở đâu. Các vệ tinh bay cao quan sát một khu vực rộng hơn nhưng không thể xác định chính xác vị trí.

Đó là lý do tại sao vào năm 2016, chương trình Sarsat bắt đầu sử dụng một bộ vệ tinh thứ ba, quỹ đạo ở một độ cao nằm giữa hai loại khác. Đây là các vệ tinh GPS với các tải trọng tìm kiếm và cứu hộ được kết nối với chúng. Hiện có 21 tải trọng SAR như vậy trên các vệ tinh GPS, 24 trên các vệ tinh định vị Galileo và bốn trên vệ tinh Glonass. Các vệ tinh định vị Galileo và Glonass được vận hành bởi Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Nga, mỗi nước một cơ quan.

“Hệ thống thứ ba kết hợp những điều tốt nhất từ cả hai thế giới,” Marisa Gedney, một nhân viên vận hành và tiếp thị của Sarsat tại NOAA nói. Mỗi vệ tinh nhìn thấy một phần ba của hành tinh và cùng nhau bao phủ toàn bộ. Bất kỳ lúc nào, ít nhất bốn vệ tinh sẽ theo dõi bất kỳ vị trí nào trên Trái Đất, giúp việc xác định vị trí chính xác hơn.

Điều đó đặc biệt đúng nếu một đèn báo đã được kích hoạt đang di chuyển. Nếu, ví dụ, người sở hữu đang trôi trên một chiếc phao cứu sinh, những vệ tinh này nên có khả năng thu hẹp vị trí của họ, giúp người cứu hộ như Matt Carlton, một sĩ quan Coast Guard Sarsat đã dành nhiều năm điều khiển trực thăng tìm kiếm và cứu hộ, dành ít thời gian hơn để tìm kiếm trên biển. “Lý tưởng nhất,” anh ấy nói, “là tôi không cần một bữa trưa to lớn.”

Hệ thống không hoàn hảo: Dữ liệu truyền từ vệ tinh đôi khi có lỗi. Nếu đèn báo của bạn không có vị trí GPS được nhúng trong tín hiệu phát sóng, vị trí của bạn trên hành tinh rộng lớn và khủng khiếp này có thể vẫn không chính xác trong một thời gian - và những giờ đó có thể là sự khác biệt giữa bị thiêu rụi và uống nước sô-cô-la nóng trên một chiếc trực thăng. Sóng biển, những tảng đá che khuất tín hiệu và địa hình khác có thể làm cho việc xác định vị trí trở nên khó khăn hơn. “Khi bạn bắt đầu vào một số khu vực núi đồi và những thứ như vậy, tín hiệu có thể phản xạ,” Carlton nói.

Cũng có rất nhiều lỗi người dùng: 98% cuộc gọi cầu cứu 406 là cảnh báo giả. Hầu hết trong số này là tai nạn. Có lẽ một người đi bộ đường dài uốn cong đúng cách và dây đeo của họ bấm “phát sóng.” Có thể một máy bay có một lần hạ cánh mạnh và kích hoạt cảm biến. Có thể một chủ sở hữu thuyền đang cạo tảo ra khỏi bên cạnh thuyền và thiết bị rơi xuống nước. Có thể chủ sở hữu vứt bỏ đèn báo của họ, và cuộc gọi được phát ra từ giữa một khu đất rác. (Đã xảy ra.) Hoặc có thể - như trong trường hợp của một người dùng Colorado - ai đó tiếp tục kích hoạt nó mỗi khi họ đi trượt tuyết vì họ nghĩ rằng đó là một đèn báo sóng băng phải phát sóng suốt thời gian. (Nhân viên tìm kiếm và cứu hộ đã nhanh chóng định vị người đàn ông này tám lần, chỉ để phát hiện ra rằng đèn báo đã được tắt khi họ đến địa điểm gốc của tín hiệu. Cuối cùng họ tìm thấy anh ấy không trong hoang dã, mà ở thành phố Boulder, vì anh ấy đã vô tình bật thiết bị khi đến bác sĩ.)

Có một sự cân bằng tinh tế giữa việc làm cho cuộc gọi SOS quá dễ kích hoạt và làm cho nó quá khó. Ví dụ, các đèn báo trên đất đòi hỏi bạn nhấn nút bằng ngón tay, ngón chân hoặc mũi của bạn - nhưng nếu bạn bị tê liệt, hoặc đèn báo ở trong ba lô của bạn và bạn rơi từ một vách đá mà không có trang thiết bị trên người? (Đó là lý do tại sao các chuyên gia gợi ý giữ đèn báo trên người của bạn, ít nhất là để bạn không vô tình tách rời nó.)

Một giải pháp cho vấn đề nhấn nhầm có thể là, như một blogger đi trượt tuyết sâu rừng gợi ý sau thảm họa ở Colorado, là khi các đèn báo hoạt động, chúng sẽ phát ra thông báo âm thanh, cảnh báo người dùng rằng họ đã kích hoạt nó, giống như cách các máy cảnh báo khí CO hiện đại nói “Cảnh báo! Sơ tán!” Cũng có những biện pháp thụ động khác đã được áp dụng: Các đèn báo vị trí cá nhân đều có một loại phương thức kích hoạt hai bước, như nắp che bấm trợ giúp, mà bạn phải nâng lên.

Với số lượng và tính chất của các cảnh báo giả, nhân viên Sarsat luôn cầu xin mọi người đăng ký đèn báo 406 của họ. Khi được đăng ký, chúng không chỉ phát sóng cuộc gọi cầu cứu; chúng cũng gửi thông tin cá nhân được nhúng trong một Hex ID, một mã số kỹ thuật số duy nhất cung cấp tên và thông tin liên lạc của chủ sở hữu, cũng như các liên lạc khẩn cấp của họ và các địa điểm họ thường xuyên đến. Điều đó giúp các nhà điều hành xác định phải làm gì. Những người phối hợp hoạt động tìm kiếm và cứu hộ, theo Carter, “thực sự giống như thám tử. Họ sẽ gọi mẹ bạn, chị gái bạn, dì bạn, người anh em họ hàng, người anh em họ hàng thứ ba của bạn, hàng xóm của bạn. Chúng tôi sẽ làm mọi thứ có thể để cố gắng tìm chủ sở hữu và hiểu chuyện gì đang xảy ra. Người này có thực sự trong tình trạng khẩn cấp không?”

Nếu người đó vẫn tốt và ví dụ như đang rửa thuyền của họ, nhân viên tìm kiếm có thể hủy bỏ cuộc gọi cầu cứu. Nhưng nếu không có ai trả lời, và nếu đèn báo không được đăng ký, họ phải xử lý tình huống như một tình huống khẩn cấp.

Một phần vì những vấn đề đó, chương trình Sarsat hiện đang nâng cấp lên những thiết bị phát tín hiệu thế hệ thứ hai có tên rất độc đáo theo như Gedney gọi. Tín hiệu số của chúng sẽ giàu thông tin hơn và được truyền đi thường xuyên hơn, điều này sẽ giảm thiểu các lỗi. Tín hiệu sẽ chính xác hơn về vị trí của chủ sở hữu, và với sự bổ sung của các vệ tinh ở độ cao trung bình, việc tính toán cũng sẽ tốt hơn.

NOAA cũng đang làm việc để cải thiện việc xác định vị trí tốt hơn trong điều kiện không ổn định. Ví dụ, Reich vừa mới hoàn thành việc đặt các tín hiệu tham chiếu ra biển trên các bè để nghiên cứu làm thế nào sóng biển, sóng lớn và dòng chảy ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí được cảm nhận của họ. Ông gần đây nhận được hình ảnh đầu tiên của bè giữa đại dương - cô đơn, theo cách riêng của nó, nhưng không bị lạc.

Các quan chức cũng đang xem xét việc thêm 'dịch vụ liên kết trở lại'. Hiện tại, nếu một tín hiệu được kích hoạt, không có cách nào để biết liệu có ai đã nghe được cuộc gọi không. Bạn có thể tưởng tượng loại cảm giác lo lắng thêm khi một người đi bộ hoặc thủy thủ mất tích - ngay cả khi họ tin vào sức mạnh của các vệ tinh và năng lực của các cơ quan chính phủ, tâm trí họ vẫn có đủ thời gian để xoắn não lo lắng. 'Hiện tại, có một số cuộc thảo luận đang diễn ra - chưa được hoàn chỉnh - về việc bao gồm, có thể là chỉ một đèn xác nhận, cho biết rằng cuộc cầu cứu của bạn đã được nhận và có người đến để tìm bạn', Gedney nói.

Tốc độ nâng cấp có thể làm người ta cảm thấy bực bội vì nó liên quan đến quá nhiều cơ quan và quốc gia khác nhau. 'Đôi khi nó di chuyển rất chậm', Reich nói. 'Rất đau đớn khi mang công nghệ này ra thế giới. Quá khó khăn và mất quá lâu để mọi người đồng ý'.

Tuy nhiên, cũng có những hệ thống cứu hộ dựa trên vệ tinh khác mà chủ nghĩa tư bản - không phải chính phủ - đã tạo ra. Điện thoại vệ tinh thường có thể gửi thông điệp cứu hộ SOS. Garmin, nhà sản xuất thiết bị GPS nổi tiếng, có một hệ thống cứu hộ riêng gọi là InReach, sử dụng các vệ tinh trong mạng lưới liên lạc Iridium để gửi thông điệp giúp đỡ. Một công ty có tên là Spot cung cấp dịch vụ gọi cứu hộ thông qua mạng lưới vệ tinh Globalstar, do công ty mẹ sở hữu.

Những hệ thống này có những ưu điểm rõ ràng. Ví dụ, chúng thường cho phép giao tiếp hai chiều. Bạn có thể nhắn tin hoặc đôi khi nói chuyện với những người cứu hộ của bạn. Và khi sự trợ giúp đang trên đường đến, bạn có thể cho mẹ biết rằng chân bạn bị gãy, và liệu cô ấy có thể sắp giường sofa cho bạn không? Có khả năng như vậy có thể tiết kiệm thêm tài nguyên và tâm lực của NOAA và quân đội, cũng như mang lại sự yên tâm hơn cho những người phiêu lưu.

Tuy nhiên, những dịch vụ thương mại này yêu cầu phải có gói đăng ký trả phí để hoạt động. Lựa chọn do chính phủ quản lý chỉ đòi hỏi người dùng mua thiết bị chính nó. Không cần đăng ký, và việc cứu hộ chính thức là miễn phí (hoặc ít nhất là được chi trả bởi thuế mà mọi người đã trả rồi.) Bạn chỉ cần đảm bảo pin của thiết bị không hết. 'Chỉ cần bạn không để nó ở môi trường nhiệt đới trong 10 năm và hy vọng nó hoạt động,' Reich nói, 'nó sẽ luôn sẵn sàng khi cần.'