未来的空中交通管理

民航的空中交通管制系统有一套严谨的操作规程，在它的调配下，飞机事先申请好航线，在地面的控制指挥下从一个机场飞到另一个机场。这个过程分为3个部分：在机场时飞机按照机场管制的安排，起飞和降落时则由仪表着陆系统引导，而在空中平飞时则由当地的区域管制中心提供管制服务。联络和导航则依靠无线电通信、雷达等电子技术。这一套系统的框架是在1950年代确立的，各种新的通信导航技术只是对它进行修补。

雷达并不能迅速确定飞机的方位，需要经过半分钟以上的时间才能得出精确的位置。管制员必须为这个时间间隔留出较大的安全缓冲区，就和雨天湿滑的公路上需要保持更长的车距一样道理。从1970年代开始兴起了廉价航空，遍布全球的空中客运越来越繁忙，尤其是在机场上空盘旋等候降落的情况越来越多，航班延误让航空公司损失惨重。在大雾或者雷暴这样特别恶劣的天气条件下，或者在航线中特别荒芜、没有雷达引导的地区，飞行的安全还是不能保证。美国联邦航空局的副局长罗伯特·斯特吉尔认为，这样下去，2015年空中交通系统就可能面临崩溃。空中的交通需要重新规划。

天空的容量并不是无限的，需要提高利用效率。到了20世纪末，空中交通管理(ATM)的概念流行起来。不同于过去的空中交通管制(ATC)主要是为了安全考虑而制定规则，空中交通管理要整合通信、导航和监视，最大限度地提高空中的交通容量。

全球定位系统(GPS)等卫星定位技术让精确的导航成为可能，它几乎能没有盲点的覆盖全球。在新一代的空中导航系统中，它和俄罗斯的卫星定位技术LONASS以及地面的导航系统结合在一起，可以指导飞机进行精确的飞行甚至着陆。卫星通信和数据链技术可以让空中的通信不受干扰，而地面监视飞机的雷达和导航系统的信息将在新航行系统中整合起来，避免空中的相撞事件。每一个单独的技术都能修补旧的空中交通系统，但是新的系统将要把它们完全整合起来，彻底改变空中交通的运作方式。

美国将新的空中交通模式叫做“ 下一代空中交通系统”(NextGen)。它要打破过去空中交通中固定航线的模式。飞机的航线更加灵活，因为周围的飞机都能精确定位，并且在电脑的设计下沿着各自的线路相安无事地飞行，可以少走很多弯路。按照下一代空中交通系统的设计，一趟从华盛顿特区到波士顿的航班，可以节省下30%的时间，344升燃油和300千米路程。这套系统已经在阿拉斯加试运营，计划在2025年完成美国的航空体系的全面改造，但是目前还受到资金问题的限制。

欧洲的航空改造计划称为“单一欧洲天空空中管理研究”(SESAR)。欧洲的一体化不仅要在地面上消除国界的限制，在天空中要形成一个更统一的通信导航网。而中国的通信导航监视/空中交通管理(CNS/ATM)系统的试验也已经在新疆等西部航线展开。

个人化的自由飞翔

然而，不论新旧的空中交通系统，离随心所欲飞翔都差得很远。如果你有一辆飞行汽车，每次出行却都要花好长时间向空管员申请航线，岂不是件很麻烦的事情？更何况，如果飞在半路上突然改变主意不去北五环吃饭，改去西面逛公园，也没有办法改变航线。难道就不能对低空、近距离的飞行实施更灵活的管理方式么？

“自由飞行”(Free Flight)的理念，就是要彻底取消空管员。飞行器怎么飞，飞行员自己说了算。这一个概念是国际民用航空组织的未来空中导航系统小组于1991年提出的。自由而安全的飞行，必须要有电脑网络将导航和通信系统结为一个整体，向飞行员呈现可能安全飞行的方向以及最佳线路。这一个改进就像长途电话，由过去的人工拨号转接，改进到现代的自动程控交换机。这是一个根本性的革命。

空中交通系统是一个复杂系统。和所有的复杂系统一样，自主调节的效率总是比集中调节要高。让飞行员根据各自的需求选择最快的线路，就像自由市场中看不见的手，最终也就让整个系统最高效地运转。自由飞行的空中交通管理系统只需要告诉飞行员，哪一些线路是禁止的，哪一些线路可能是最好的。在允许的飞行线路中，飞行员可以自行选择，选择的自由度取决于空中交通是否繁忙。在最空旷的原野上，甚至可以不用仪器的指导完全依靠目视自由飞翔。在最繁忙的空域里，交管系统也会发布一些宏观调整的指令。当然，自由飞行系统还处于构想阶段，它的实现还需要很长时日：除了飞行器上需要统一装备的通讯终端系统，还需要有强大计算能力的计算机和先进的程序算法，来让多个飞行器避让碰撞，免得再发生两架飞机向同一个方向避让的惨剧。这并不是简单的事，要知道就连两个人在小巷子里相遇，也会发生向同一个方向闪避三四次的情况。这样的飞行方式一旦实现，人们就不需要为了班机上的1个小时而在城市街道上堵车2小时，可以直接从家里的阳台起飞，或者在空中实现最快的市内交通。

即使飞行汽车交通在城市里实现了，很长时间之内它也只是地面交通的补充。但是它会渐 .改变 我们城市的结构：高楼之间不仅仅是由道路连接起来，楼顶也可以直接供飞行汽车停靠。那时候呈现在我们面前的，将是一种新的立体城市，也许比电影《第五元素》中的城市更加神奇。(本文来源：新知客 作者：唐郑亮)