รู้จักระบบ TCAS ระบบที่ทำให้การเดินทางด้วย “อากาศยาน” ของทุกคนในปัจจุบันปลอดภัยจากการชนกันกลางอากาศ

ด้วยปริมาณของเครื่องบินบนน่านฟ้าทั่วโลกในปัจจุบันนั้น หลายคนอาจจะสงสัยว่าเหตุใดเครื่องบินจึงแทบจะไม่ชนกันกลางอากาศเลย แต่ในอดีต การชนกันกลางอากาศหรือแม้แต่บนพื้นดินจนเกิดเป็นโศกนาฏกรรมนั้นกลับเกิดขึ้นบ่อยครั้งมากกว่าในปัจจุบัน คำตอบของคำถามดังกล่าวคือด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ช่วยให้เครื่องบินไม่ชนกันกลางอากาศอย่างระบบ TCAS หรือ Traffic Collision Avoidance System นั่นเอง

ภาพแสดงเรดาร์ของเจ้าหน้าที่ควบคุมการจราจรทางอากาศในยุค 1950

ในยุคสมัยที่การบินยังอาศัยการนำทางเป็นหลักโดยผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศหรือ ATC นั้น การป้องกันและเลี่ยงไม่ให้เครื่องบินแต่ละลำเข้าใกล้กันมากเกินไปนั้นเป็นหน้าที่หลักของ ATC ที่จะต้องคอยดูจอเรดาร์บนหอควบคุมเพื่อติดตามทิศทางและระยะของเครื่องบินแต่ละลำเพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องบินแต่ละลำนั้นเสี่ยงชนกัน เช่น ระหว่างการลงจอดและการขึ้นบิน

นักบินแทบจะไม่มีความสามารถในการติดตามและเฝ้าระวังเส้นทางการบินของตัวเองจากเครื่องบินที่อาจจะวิ่งมาชนได้เลยนอกจากการมองไปข้างหน้าด้วยตาเปล่าเพื่อดูว่าด้านหน้าเครื่องบินมีสิ่งกีดขวางอะไรหรือไม่ ในขณะที่เครื่องบินอีกลำอาจจะบินมาชนข้างหลังหรือข้างล่างก็ได้

แผนที่เส้นทางการเดินอากาศสำหรับแต่ละน่านฟ้า

การชนกันกลางอากาศของเครื่องบินในอดีตส่วนใหญ่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีเครื่องบินอยู่ใน “Airspace” หรือน่านฟ้าที่ความสูงเดียวกันเป็นจำนวนมาก เช่น บริเวณสนามบิน นอกจากนี้การชนกลางอากาศยังอาจเกิดขึ้นในพื้นที่ของน่านฟ้าที่เรียกว่า “Airway” หรือเส้นทางการบินในน่านฟ้าใดน่านฟ้าหนึ่ง คล้ายกับการที่รถมีถนนให้วิ่ง เครื่องบินก็มีถนนในอากาศให้วิ่งเช่นกัน เพื่อจัดระเบียบการจราจรในอากาศ

การชนกันกลางอากาศของเครื่องบินในปี 1952 เหนือ Grand Canyon ในสหรัฐอเมริกา

การพัฒนาระบบป้องกันเครื่องบินชนกันนั้นมีการวิจัยมาตั้งแต่ปี 1950 อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวไม่ได้ถูกนำมาใช้งานหรือทดสอบอย่างจริงจังจนกระทั่งโศกนาฏกรรมเครื่องบินชนกันในปี 1956 ที่รู้จักกันในชื่อ “การชนกันกลางอากาศเหนือ Grand Canyon” ในสหรัฐอเมริกา เมื่อเครื่องบินผู้โดยสารสองลำชนกันกลางอากาศที่ความสูงกว่า 21,000 ฟุต เป็นเหตุให้ผู้โดยสารและลูกเรือ 128 คนเสียชีวิตทั้งหมด

การสืบสวนเหตุการณ์นี้สรุปต้นเหตุและปัจจัยหลักว่าเกิดจากการควบคุมการจราจรทางอากาศที่ไม่ดีพอ เนื่องจากเครื่องบินทั้งสองอยู่ในน่านฟ้าที่ไม่มีการควบคุม (Uncontrolled Airspace) หมายความว่า ATC ไม่สามารถติดตามตำแหน่งที่แน่ชัดของเครื่องบินทั้งสองได้ เครื่องบินลำแรกบินด้วย “IFR Clearance” หมายความว่าเครื่องบินลำนี้สามารถบินโดยที่มองไม่เห็นน่านฟ้าได้ เช่น บินภายในเมฆ เนื่องจากการนำทางด้วยระบบนำทาง ส่วนเครื่องบินอีกลำหนึ่งบินด้วย “VFR Clearance” หมายความว่าเครื่องบินลำนี้ห้ามบินในสภาพแวดล้อมที่นักบินมองไม่เห็นเด็ดขาด

ทีมสืบสวนคาดว่า เครื่องบินลำที่สองคงพยายามหลบหลีกเมฆแต่ไม่ทันเห็นเครื่องบินลำแรก หรือเห็นแต่ไม่สามารถเปลี่ยนทิศทางได้ทัน

ภาพแสดงหน้าจอของระบบ TCAS ขณะกำลังเฝ้าระวังเครื่องบินลำอื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียง

ระบบ TCAS จึงเกิดขึ้นมาซึ่งทำงานโดยการใช้ระบบวิทยุในการตรวจจับเครื่องบินอีกลำที่อยู่ใกล้เคียง โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้านหน้าของเครื่องบิน ซึ่งสามารถตรวจจับระยะห่างของเครื่องบินอีกลำได้ทั้งความสูงและระยะห่างแนวรอบระหว่างเครื่องบินทั้งสองลำ หากมีเครื่องบินลำอื่นอยู่ในระยะของ TCAS ระบบจะประเมินและคาดการณ์ตำแหน่งที่เป็นไปได้ของเครื่องบินอีกลำเพื่อเฝ้าระวังเมื่อเครื่องบินทั้งสองลำอาจชนกันได้

หากเครื่องบินอีกลำเข้ามาใกล้ในระยะหนึ่ง ระบบ TCAS จะออกคำเตือนให้นักบินค้นหาเครื่องบินดังกล่าวด้วยตาเปล่าจากนั้นจึงปรับระดับความสูงเพื่อหลีกเลี่ยงเครื่องบินอีกลำ

อย่างไรก็ตาม หากเครื่องบินอีกลำเข้ามาใกล้มากเกินไป ระบบ TCAS บนเครื่องบินทั้งสองลำจะทำการแจ้งนักบินให้ปรับระดับความสูงทันที โดยเครื่องบินลำหนึ่งจะถูกสั่งให้ลดระดับในขณะที่อีกเครื่องจะถูกสั่งให้เพิ่มระดับความสูง เพื่อสร้างระยะห่างให้ได้เร็วที่สุด

ภาพแสดงการชนกันของเครื่องบินสองลำในปี 2002 เหนือน่านฟ้าเยอรมนี

การเกิดขึ้นมาของระบบ TCAS นั้นเรียกได้ว่าช่วยชีวิตและลดความเสี่ยงของการเดินทางในอากาศไปอย่างมีนัยสำคัญ และช่วยให้การเดินทางด้วยอากาศยานพาณิชย์นั้นปลอดภัยขึ้น

อย่างไรก็ตาม แม้จะมี TCAS ก็ยังเคยเกิดการชนกันกลางอากาศมาแล้ว ยกตัวอย่างเช่นการชนกันกลางอากาศในปี 2002 เหนือเยอรมนี เมือง Überlingen เมื่อเครื่องบินลำหนึ่งถูกสั่งให้ลดระดับความสูงโดย TCAS แต่ถูกสั่งให้เพิ่มระดับโดย ATC ในขณะที่เครื่องบินอีกลำถูกสั่งให้เพิ่มระดับความสูงโดย TCAS แต่ถูกสั่งให้ลดระดับโดย ATC

หากเครื่องบินทั้งสองเลือกที่จะเชื่อใครสักคนไม่ TCAS ก็ ATC พร้อมกัน เครื่องบินทั้งสองก็น่าจะอยู่รอดปลอดภัยจากกัน แต่เครื่องบินลำหนึ่งนั้นเลือกที่จะเชื่อ TCAS ในขณะที่เครื่องบินอีกลำเลือกที่จะเชื่อ ATC จึงกลายเป็นเครื่องบินทั้งสองลดระดับความสูงพร้อมกันในขณะที่วิ่งเข้าหากันไปด้วยแทนที่จะแยกออกจากกัน เครื่องบินทั้งสองจึงชนกันในที่สุด เป็นเหตุให้ผู้โดยสารและลูกเรือ 71 คนเสียชีวิต หลังจากเหตุการณ์นี้ ATC ผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศในตอนที่เกิดเหตุยังถูกฆาตกรรมในภายหลังโดยญาติของผู้เสียชีวิตจากความแค้นอีกด้วย

เหตุการณ์นี้เรียกได้ว่าเป็นความโชคร้ายของทุกคน เนื่องจากทั้ง TCAS และ ATC มีระบบแจ้งเตือนเมื่อเครื่องบินกำลังจะชนกัน แต่ระบบเรดาร์ภาคพื้นของ ATC กำลังอยู่ในระหว่างการซ่อมบำรุงโดยที่เจ้าหน้าที่ ATC ไม่ทราบ กว่าเจ้าหน้าที่ ATC จะรู้ตัว เครื่องบินทั้งสองก็ได้ขาดการติดต่อจากการชนกันไปแล้ว

แต่ห่วงโซ่ของความโชคร้ายนี้เองเป็นตัวแสดงให้เห็นถึงช่องโหว่ในระบบการป้องกันการชนกันทางอากาศ และเป็นตัวอย่างของ “Swiss Cheese Model” ที่ดี ซึ่งหมายถึงว่าระบบการป้องกันในแต่ละชั้นนั้นมีความบกพร่องหมด และไม่มีระบบการป้องกันใดที่สมบูรณ์แบบ คล้ายรูอากาศในเนยแข็งแบบสวิตเซอร์แลนด์ จึงจำเป็นต้องมี “Layer” หรือ “ชั้น” ของระบบหลาย ๆ ระบบมารวมกันเพื่อทดแทนความบกพร่องของแต่ละระบบ

ภาพแสดงแผนที่และทิศทางของเครื่องบินแต่ละลำในเหตุการณ์เมื่อปี 2002.png

เหตุการณ์นี้เองเป็นเหตุให้สายการบินหลายสายรวมถึงหน่วยงานดูแลการบินหลายหน่วยงานปรับคำแนะนำและปรับหลักสูตรการฝึกนักบินของตัวเองให้เชื่อ TCAS ตลอดเวลา และให้ละเลยคำสั่งของ ATC หากคำสั่งของ ATC ขัดกับคำสั่งจากระบบ TCAS ด้วยความเข้าใจว่าระบบคอมพิวเตอร์นั้นน่าเชื่อถือกว่ามนุษย์ที่อาจเกิดความผิดพลาดได้ เนื่องจากในกรณีนี้ หาก ATC สื่อสารกับเครื่องบินทั้งสองลำได้ดียิ่งขึ้น ก็จะทราบว่าเครื่องบินทั้งสองนั้นกำลังจะชนกันในอีกไม่นาน แต่ในขณะที่เกิดเหตุนั้น มีเจ้าหน้าที่ควบคุมเพียงแค่คนเดียวบนหอควบคุม ทำให้เขาต้องเฝ้าระวังเครื่องบินหลายลำพร้อมกันมากจนเกินไป จนไม่ทันสังเกตหรือสื่อสารกับเครื่องบินทั้งสองลำได้ทันท่วงที

เรียบเรียงโดย โชติวัฒน์ จิตต์ประสงค์

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

รู้จักระบบ TCAS เหตุผลที่ “เครื่องบิน” ไม่ชนกันกลางอากาศ