«Черный ящик»: как все устроено

После каждой громкой авиакатастрофы Интернет заполняется диванными экспертами по авиационной безопасности, каждый из которых точно знает, почему случилась трагедия. У одного дедушка был пилотом паровоза, у второго сестра жены работает уборщицей в аэропорту — в общем, заявки серьезные.

Некоторые умудряются в первый же день, начитавшись «Википедии», уверенно сообщить о причинах аварии: «Да это же точно как в 1967-м в Танзании, все сходится!» Самое ужасное, что эти эксперты нередко просачиваются с диванов в телеэфир и начинают с умным видом нести откровенную чушь в СМИ: аудитории нужны «жареные факты» здесь и сейчас.

Однако настоящие причины трагедии становятся известны намного позже, после расшифровки информации с «черных ящиков», когда все уже забывают о катастрофе и она остается интересной только настоящим экспертам — их задача состоит не в том, чтобы подогреть трафик на новостные сайты, а в том, чтобы в следующий раз избежать катастрофы по тем причинам, которые стали роковыми в этот раз.

Вообще словосочетание «расшифровка информации с «черных ящиков» — это сугубо бытовой термин.

И снова про самолеты. Вернее, про то, как за ними следить бесплатно без регистрации без СМС: http://t.co/hOrfSlbZY2 pic.twitter.com/gmmJ8nn33a

— Kaspersky (@Kaspersky_ru) April 16, 2015

Начнем с того, что «черный ящик» на самом деле не ящик и совсем не черный. Его так называют в обиходе, так как конструкция прибора не имеет значения — важна лишь функция, которую он выполняет. Сам по себе термин «черный ящик» является калькой с устоявшегося выражения в английском языке (black box). Правильное название этого прибора — бортовой самописец.

Он имеет оранжевый цвет, для того чтобы его было проще найти среди обломков самолета, и необычную форму — например, сферическую, цилиндрическую и так далее: такая конструкция дает больше шансов на сохранность «начинки». При этом обеспечивается не только ударопрочность конструкции, но и защита от воды, а также от высокой температуры — разлившееся при аварии топливо почти гарантированно загорается.

Более того, на случай попадания в водоем бортовой самописец оснащается маяком (для этих маяков выделена специальная частота 37,5 кГц, это ультразвук), включающимся при контакте с жидкостью: таким образом его проще запеленговать и найти.

Существуют даже вполне конкретные требования к самописцам: перегрузка в 3400G в течение 6,5 миллисекунды, охват огнем в течение получаса (за это время все, что может сгореть вокруг, сгорит) и нахождение на глубине до 6000 м в течение 30 дней.

На старых самописцах использовалась запись на магнитную ленту или проволоку; на современных же самолетах данные хранятся во flash-памяти. Так что «черный ящик» — это, условно говоря, такая большая защищенная промышленная флешка. Разве что микросхемы памяти в ней используются не бытовые, а промышленные, то есть устойчивые к перепадам температур и поддерживающие больше циклов чтения/записи.

И снова про безопасность в авиации: по каким маршрутам летают самолеты и почему — http://t.co/FqSud701WG pic.twitter.com/hWyNdEUdni

— Kaspersky (@Kaspersky_ru) May 18, 2015

Кроме того, они объединены в массив наподобие RAID — одна и та же информация дублируется несколько раз, да еще и самих самописцев на борту несколько, поэтому шанс полной утраты данных невелик.

При этом информация никак не шифруется, данные может прочитать кто угодно, в чьих руках окажется ящик: идея в том, что данные должны быть общедоступными, а не скрытыми от чужих глаз.

Так что, когда речь идет о «расшифровке» показаний, имеется в виду просто их считывание и упорядочивание для дальнейшей обработки и анализа. Правда, иногда приходится для считывания данных физически восстанавливать носитель, вплоть до подпаивания отломанных ножек к микросхемам.

Бортовые самописцы бывают трех типов: речевой, параметрический и эксплуатационный. Речевой самописец записывает последние два часа переговоров экипажа в кабине и с диспетчерами, а также окружающие звуки (всего четыре канала), при этом самые новые данные затирают наиболее старые.

Большая глубина записи не требуется, поскольку важнее всего то, что происходит в момент катастрофы. Каких-либо особенных областей памяти, в которых хранятся данные, с защитой от перезаписи (как в автомобильных видеорегистраторах) нет, да они и не нужны: после пропадания питания запись в любом случае останавливается, а пропадает оно как раз в момент катастрофы.

Взлом самолета: уже пора бояться или можно повременить? http://t.co/sPXLfiQQPb pic.twitter.com/7g0OXIYXmp

— Евгений Касперский (@e_kaspersky_ru) August 27, 2015

Параметрический самописец сохраняет данные за большой период времени (порой даже более суток), чтобы можно было зафиксировать какую-либо неисправность, возникшую, например, во время одного из предыдущих полетов и впоследствии развившуюся. Здесь фиксируются все параметры полета: от крена и тангажа в каждый момент времени до положения закрылков, режима работы каждого из двигателей, усилия на органах управления — всего 88 параметров, и все это с привязкой ко времени с точностью до долей секунды.

Эксплуатационный самописец фиксирует еще больше параметров — порядка 2 тыс., — выдавая полный лог-файл работы вообще всех систем самолета, вплоть до изменений бортпроводником настроек температуры в салоне и прочих вещей, не имеющих отношения к авиакатастрофам.

Как устроен «черный ящик»? #самолеты #полет #безопасность

Tweet

Эти данные нужны для обслуживания самолетов и потенциальных доработок его конструкции. К безопасности они прямого отношения не имеют, для расследования катастроф не нужны. Поэтому эксплуатационные самописцы не делают защищенными, и после серьезной катастрофы данные с них уже прочитать нельзя, да и незачем.

Технологии не стоят на месте: flash-память становится значительно дешевле, следовательно, можно использовать более объемистые накопители. Поэтому в ближайшем будущем бортовые самописцы будут также хранить записи с установленных на борту видеокамер. Камеры в самолетах есть уже сейчас, и порой пассажирам во время взлета и посадки показывают изображение с них на мониторах в салоне.

Интернет на борту самолета: каким он бывает и как он вообще работает на такой высоте — http://t.co/aGvuMeXiCh pic.twitter.com/P7uBNiC0BT

— Kaspersky (@Kaspersky_ru) March 23, 2015

Кроме того, развитие беспроводных коммуникаций — Интернетом и мобильной связью на борту уже никого не удивишь — позволит передавать все данные сразу в облако (не то, которое под самолетом, а которое в дата-центре) в режиме реального времени, а технологии дата-майнинга помогут находить те или иные закономерности, сочетание которых приводит к аварии (ведь авиакатастрофа всегда происходит из-за совокупности факторов, а не по какой-то одной причине), чтобы избежать инцидентов в дальнейшем.