چاله هوایی یا توربولانس (turbulence)بخشی از تجربه مسافرت با هواپیما است و زمانی هواپیما دچار آن می‌شود که در معرض تغییرات ناگهانی جریان هوا قرار گیرد پس شروع می‌کند به لرزیدن، یک‌وری شدن یا تکان خوردن‌های نامنظم. به‌طور معمول ابرهای طوفان‌زا، جبهه‌های هوا و نیز هوایی که بر فراز کوه‌ها به‌سوی بالا رانده می‌شود عوامل ایجاد توربولانس هستند.
در بیشتر مواقع این نوع چاله‌های هوایی شناخته‌شده هستند و پیش‌بینی و پایش آن‌ها امکان‌پذیر است. بنابراین خلبان‌ها می‌توانند از آن‌ها اجتناب کنند. اما شکلی از توربولانس که کمتر قابل پیش‌بینی و خطرناک‌تر است در اثر برش باد در مرز دو توده هوا که با دو سرعت بسیار متفاوت از یکدیگر حرکت می‌کنند به وجود می‌آید، مثل جریان جتی و هوای پیرامون. به این نوع توربولانس clear-air turbulenceگفته می‌شود، حرکت آشفته‌ای از توده‌های هوا در غیاب هرگونه عامل بصری مثل ابر.
این نوع چاله‌ی هوایی ناگهانی و شدید و البته خطرناک است، رادار نمی‌تواند آن را تشخیص دهد و برای خلبان قابل رؤیت نیست. این بدان معنا است که خدمه پرواز غافلگیر می‌شوند و حتی فرصت این را ندارند که چراغ علامت «کمربند خود را ببندید» را روشن کنند.
در ماه می ۲۰۲۴ پروازی که از لندن به سنگاپور می‌رفت مجبور شد پس‌ازاین که در آسمان میانمار به چاله‌های هوایی شدید برخورد کرد فرود اضطراری کند. در این حادثه یک مسافر مرد جان خود را در اثر حمله قلبی از دست داد و ده‌ها نفر راهی بیمارستان شدند.
شواهد و مدارک نشان می‌دهند که clear-air turbulenceافزایش یافته‌است. در مطالعاتی که حاصل بیش از۴۰ سال جمع‌آوری داده‌های ماهواره‌ای هستند، برش بادی که ایجادکننده ناپایداری در جریان جتی باشد از سال ۱۹۷۹ تاکنون به میزان ۱۵ درصد افزایش یافته‌است. منظور از برش باد تغییر سرعت و جهت باد در مسیری نسبتاً کوتاه در جو است. همچنین clear-air turbulenceشدید در بعضی از پرترددترین مسیرهای پروازی در همان بازه زمانی به میزان ۵۵ درصد بیشتر شده‌است.
پیش‌بینی دانشمندان این است که اگر گرمایش زمین به همین منوال ادامه داشته باشد تا سال ۲۰۵۰ خلبانان باید انتظار توربولانس‌هایی دو برابر و چه‌بسا سه برابر شدیدتر نسبت به زمان کنونی را داشته‌باشند.
ناپدید شدن هواپیما یک اتفاق عادی نیست اما این اتفاق در هشتم مارس ۲۰۱۴ برای یک بوئینگ ۷۷۷ افتاد. کسی از سرنوشت پرواز MH۳۷۰از شرکت هواپیمایی مالزی که در کمتر از دو ساعت پس از بلند شدن از باند فرودگاه کوالالامپور به مقصد پکن از پوشش رادار خارج شد خبری ندارد.
لاشه این هواپیما و جنازه ۲۳۹ مسافر آن هرگز پیدا نشد؛ علیرغم این‌که پرهزینه‌ترین جستجو در تاریخ هوانوردی برای یافتن آن‌ها انجام شد. نظریه‌هایی مانند هواپیماربایی و کمبود اکسیژن در کابین خلبان درباره ناپدید شدن آن ارائه شده‌اند اما از آن سال تاکنون شواهدی مبنی بر نقص فنی یا اعلام خطر و نیاز به کمک به دست نیامده‌اند.
بااین‌حال، دانشمندان دست از تلاش برنداشته‌اند. پس از گذشت یک دهه، بعضی از آن‌ها بر این باورند که تحقیقات آن‌ها می‌توانند پرده از راز بزرگ‌ترین معمای هوانوردی بردارند و محل نهایی سقوط آن را تعیین کنند.
روش سنجش BTO
تحقیقات رسمی نشان دادند که پرواز MH۳۷۰از مسیر تعیین شده خود به‌سوی پکن منحرف شد و به‌جای آن به‌سوی جنوب غرب بر فراز اقیانوس هند حرکت کرده است. کارشناسان به کمک روشی به نام( burst-timing offset (BTO توانستند موقعیت‌های احتمالی را که می‌توانستند مقصد نهایی هواپیما باشند را تخمین بزنند.
وقتی هواپیماها در حین پرواز در هوا هستند سیگنال‌های اتوماتیکی که به آن‌ها دست‌دهی (handshakes) گفته می‌شود به ماهواره‌ها مخابره می‌کنند و BTOروشی برای محاسبه این است که چه مدت طول کشیده تا این سیگنال‌ها بین هواپیما و ماهواره ارسال و دریافت شوند.
سپس مقادیر به‌دست‌آمده در قالب یک سلسله کمان بر سطح سیاره زمین ترسیم می‌شوند که هر کمان نشان‌دهنده دامنه‌ای از مقادیر BTOو در نتیجه فاصله‌های احتمالی است. تقریباً همان‌طور که طول موج‌های مختلف روی طیف الکترومغناطیسی به شکل دسته‌هایی از نوارهای نور، ریزموج یا پرتو ایکس در می‌آیند. آخرین دست‌دهی پرواز MH۳۷۰از نقطه‌ای در محدوده کمان هفتم ارسال شده است.
بنابراین کارشناسان نتیجه می‌گیرند که لاشه این هواپیما را باید در آب‌های سواحل غرب استرالیا جستجو کرد. بااین‌حال، منطقه جستجوی مورد نظر بسیار بزرگ است و ۱۲۰ هزار کیلومترمربع مساحت دارد.
علائم صوتی
محدود کردن دامنه جستجو می‌تواند احتمال پیدا کردن لاشه‌های هواپیماها را بالا ببرد. میکرفون‌های زیردریایی که به آن‌هاهیدروفون یا آب‌لرزه‌یاب (hydrophone)می‌گویند می‌توانند سرنخ‌هایی به‌دست دهند که به کمک آن‌ها تیم‌های جستجو درمی‌یابند تلاش خود را در چه نقطه‌ای باید متمرکز کنند. هیدروفون میکروفونی است که برای ثبت کردن یا گوش دادن به اصوات زیر دریا طراحی شده‌است.
این وسیله امواج لرزه‌ای در آب را دریافت می‌کند. بیشتر هیدروفون ها دارای مبدل انرژی پیزوالکتریک هستند که در معرض تغییر، الکتریسیته تولید می‌کنند. این مبدل سیگنال‌های صوتی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند؛ چراکه صوت یک موج فشار است.
ایستگاه‌های صوت‌شناسی آبیِ وابسته به «سازمان پیمان فراگیر ممنوعیت آزمایش هسته‌ای» (CTBTO) داده‌هایی به دست می‌آورند که به یافتن نشانه‌هایی از هواپیماها و زیردریایی‌هایی که دچار حادثه یا مفقود شده‌اند کمک می‌کنند. برای مثال برای یافتن MH۳۷۰از داده‌های ایستگاه‌های صوت‌شناسی آبی در دو نقطه، یکی در غرب استرالیا و دیگری در جزیره‌ای در اقیانوس هند استفاده کردند. چند ده دقیقه طول می‌کشد تا سیگنال ارسال شده از کمان هفتم به هر کدام از این دو ایستگاه برسد. هر دوی آن‌ها در زمان ناپدید شدن هواپیمای مالزیایی عملیاتی بودند.
هیدروفون امواج صوتی و تغییرات فشار در ژرفای اقیانوس را ثبت می‌کند. برخورد شدید اجسام خارجی به اقیانوس‌ها مثل سقوط هواپیماها نشانه‌های صوتی متفاوتی را ایجاد می‌کنند. صوت قادر است فواصلی بسیار طولانی را طی کند. هیدروفون ها تاکنون سیگنال‌هایی از سقوط هواپیما و نیز زمین لرزه‌هایی که در فاصله ۵۰۰۰ کیلومتری آن‌ها رخ می‌دهند را تشخیص داده‌اند. ابداع آن شیوه‌ای بود برای اطمینان از این‌که ابرقدرت‌های دنیا در جنگ سرد به‌طور پنهانی سلاح‌های هسته‌ای را آزمایش نمی‌کنند.
اگر یک هواپیما با وزن ۲۰۰ تن و سرعت ۷۲۰ کیلومتر بر ساعت سقوط کند، انرژی جنبشی آزاد شده از آن برابر با یک زمین‌لرزه کوچک خواهد بود. با توجه به این‌که هیدروفون‌ها وسیله‌هایی با حساسیت بسیار بالا هستند، بعید به نظر می‌رسد برخوردی با این شدت علائم فشار قابل شناسایی از خود به‌جا نگذارد. چالشی که در این بین وجود دارد این است که اقیانوس دنیای بسیار پر سرو صدایی است.
بنابراین ممکن است اصوات پیش‌زمینه زیادی هم از امواج و هم از جانوران ساکن اقیانوس منتشر شوند که جلوی سیگنال‌های منتشر شده از سقوط هواپیما را بگیرند. مهم این نیست که آیا اصوات ثبت می‌شوند یا خیر بلکه آن‌چه اهمیت دارد این است که دانشمندان می‌توانند چیزی ثبت شده را ببینند. همچنین آن چه به‌اندازه محل سقوط یک هواپیما مهم است چگونگی سقوط آن است.
تشخیص سقوط‌های شدید در اقیانوس از روی داده‌های صوتی آسان‌تر است. به‌عنوان مثال اگر هواپیمای پرواز MH۳۷۰مالزی به نرمی روی اقیانوس فرود آمده بود، سیگنالی که تولید کرده با وجود صداهای پیش‌زمینه باید قابل شناسایی باشد.
تحقیقات انفجاری
اگرچه بهره‌مندی از هیدروفون ها رویکردی نویدبخش برای پیدا کردن هواپیماهای گمشده است اما سیگنالی قطعی دریافت نشده است که سبب شود جستجوی دوباره بوئینگ خطوط هوایی مالزی را از سر بگیرند.
در نوامبر سال ۲۰۱۷ یک زیردریایی آرژانتینی با ۴۴ خدمه طی یک تمرین روزمره ناپدید شد. کارشناسان ایستگاه‌های صوت‌شناسی آبی «سازمان پیمان فراگیر ممنوعیت آزمایش هسته‌ای» متوجه سیگنال عجیبی شدند که هیدروفون‌ها چند ساعت پس از ناپدید شدن آن ضبط کرده بودند که می‌توانست حاکی از یک انفجار داخل زیردریایی باشد.
نیروی دریایی از آسمان نارنجک‌هایی را به آخرین محلی که گفته می‌شد زیردریایی در آن قرار دارد پرتاب کردند. سیگنال ایجاد شده از این انفجارهای هدایت شده مشابه همان سیگنال عجیبی بود که چند ساعت پس از ناپدید شدن زیردریایی ثبت شده‌بود. یک سال بعد یک تیم جستجو لاشه زیردریایی را تنها ۲۰ کیلومتر دورتر از محلی که ایستگاه‌های صوت‌شناسی تخمین زده بودند پیدا کردند. هیچ‌کدام از ۴۴ خدمه زیردریایی زنده نماندند.
تئوری برخی از کارشناسان این است که انجام یک عملیات انفجاری مشابه می‌تواند به شناسایی محل احتمالی لاشه هواپیمای MH۳۷۰نیز کمک کند. انرژی حاصل از انفجار باید به‌اندازه انرژی رها شده در اثر برخورد احتمالی هواپیما با آب باشد. اگر سیگنال‌ها همان دامنه فشار را نشان دهند، زمینه برای جستجوهای آینده فراهم می‌شود.
انفجارهایی این‌چنینی، حتی انفجارهای هدایت‌شده، پرهزینه هستند و برای انجام آن‌ها تجهیزاتی اختصاصی مورد نیاز هستند. به‌علاوه، به قیمت آسیب دیدن محیط زیست و حیات وحش آبزی تمام می‌شوند. در نتیجه برای انجام پژوهش‌هایی ازاین‌دست، دولت‌های کشورهایی که خطوط هوایی یا دریایی متعلق به آن‌ها هستند باید آن‌هارا ازلحاظ قانونی به تصویب رسانده و مجوز صادر کنند.
اما از سوی دیگر، این قبیل آزمایش‌ها مزایایی نیز دارند؛ برای مثال، می‌توانند کاربرد فناوری صوت‌شناسی آبی را توسعه دهند؛ بدینگونه که در آینده به‌عنوان ابزاری برای حذف محل‌هایی که غیرمحتمل به نظر می‌رسد محل سقوط هواپیماها باشند مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
تریپ وایر رادیویی
رویکرد دیگری که می‌تواند به شناسایی محل لاشه هواپیماها کمک کند استفاده از فناوری «گزارش‌دهنده انتشار سیگنال ضعیف» یا به‌اختصار «ویسپر» (WSPR)است. شبکه ویسپر در سال ۲۰۰۸ راه‌اندازی شد و عملکرد آن بدین‌صورت است که اپراتورهای رادیوی غیرحرفه‌ای سیگنال‌هایی کم‌قدرت را برای انجام تست به گیرنده‌هایی که تا ۱۰ هزار کیلومتر دورتر هستند ارسال می‌کنند. سپس این سیگنال‌ها در یک پایگاه داده بزرگ به نام «ویسپرنِت» ذخیره می‌شوند. می‌توان این فناوری را نوعی تریپ‌وایر (Tripwire) رادیویی در نظر گرفت.
اگر قرار باشد برای یافتن لاشه یک هواپیما یک تریپ‌وایر داشته‌باشیم، در حالت ایده‌آل هنگام خرید تریپ‌وایری را انتخاب می‌کنیم که تا هواپیمایی نباشد، شلیک نکند. دانشمندان باید مطمئن شوند که ویسپر نیز به همین شکل عمل می‌کند و آیا می‌تواند برای محل‌یابی هواپیماهای ناپدید شده مورد استفاده قرار گیرد.
بر اساس یک نظریه، هواپیمایی که بین یک گیرنده و یک فرستنده پرواز می‌کند سبب می‌شود نرخ شناسایی اختلالات رادیویی افزایش یابد. کارشناسان می‌توانند با استفاده از این ناهنجاری‌ها گستره جستجو را کوچک‌تر کنند و سریع‌تر و راحت‌تر هواپیمای گمشده را بیابند. در مورد MH۳۷۰، ۱۳۰ اختلال رادیویی در سیگنال‌های ویسپر در جنوب اقیانوس هند تشخیص داده شدند که می‌توانند دلالت بر مسیر نهایی این پرواز داشته‌باشند.
برخی از کارشناسان باور دارند که ویسپر حاوی اطلاعاتی درباره محل این هواپیما است. اختلالات، درست در بیرون از کمان هفتم تمام می‌شوند که می‌تواند به این معنا باشد که تیم جستجو دایره جستجوی خود را از آخرین نقطه مخابره بین ماهواره و هواپیما به‌قدر کافی گسترش ندادند. یک جستجوی دیگر می‌تواند بزرگ‌ترین معمای هوانوردی را حل کند. اما ازآنجاکه برخی با این نظر مخالف هستند، از ابزارهای آماری نیز استفاده می‌شود. پروازهای دیگری که با بوئینگ ۷۷۷ در همان مسیر پرواز MH۳۷۰انجام می‌شوند نیز مورد تحلیل قرار می‌گیرند و داده‌های به‌دست‌آمده به کمک فناوری ویسپر با هم مقایسه می‌شوند.
یک رویکرد طبیعی
گروهی دیگر از پژوهشگران که به دنبال راه حلی برای معمای ناپدید شدن هواپیمای پرواز MH۳۷۰هستند امید خود را به یک سخت‌پوست کوچک دریایی بسته‌اند. اگرچه هنوز لاشه این هواپیما پیدا نشده‌است، در جولای ۲۰۱۵ آب یک قطعه جدا شده از آن‌که flaperonنام دارد و بخش متحرک بال هواپیما است را به ساحل جزیره رئونیون در جنوب غربی اقیانوس هند آورد. این تکه از بال پوشیده از سخت پوستی به نام بارناکِل (کِشتی چسب) شده بود.
ساختمان شیمیایی پوسته آن‌ها می‌تواند سرنخی از محل سقوط به دست دهد. پوسته خارجی بارناکِل ها به‌طور روزانه رشد می‌کند و لایه‌هایی داخلی تشکیل می‌دهد که کمی شبیه به حلقه‌های تنه درختان هستند. ساختار شیمیایی هر لایه تابع دما و آب پیرامون جانور هنگام تشکیل لایه‌های پوسته‌اش است. ازآنجاکه دمای اقیانوس در ناحیه‌ای که MH۳۷۰در آن ناپدید شده به‌سرعت تغییر می‌کند، برخی از پژوهشگران معتقدند که بارناکل های روی flaperonمی‌توانند محل هواپیما را برملا کنند.
بزرگ‌ترین بارناکِل‌ها ممکن است به‌قدری عمر کرده‌باشند که در اندک‌زمانی پس از سقوط روی لاشه هواپیما کلونی تشکیل دهند. تخمین دمای ثبت شده روی پوسته بزرگ‌ترین بارناکل ساکن بر تکه بال MH۳۷۰می‌تواند تیم جستجو را به محل درست برساند.
جستجو با روبات
یک شرکت سازنده روبات‌های دریایی به نام Ocean Infinityقصد دارد جستجو برای یافتن هواپیمای بوئینگ ۷۷۷ مسافربری گمشده را آغاز کند. مهندسین این شرکت در سال‌های اخیر مشغول توسعه یک فناوری روباتیک پیشرفته بوده‌اند تا قابلیت‌های خود را برای جستجو در اقیانوس ارتقاء دهند. هر تکنیکی که پژوهشگران را به لاشه هواپیمای ناپدید شده برساند می‌تواند پرسش‌های خانواده‌های مسافرانی که همراه با آن مفقود شده‌اند را پاسخ دهد.
