Mniej opóźnień i spokojniejszy lot – technologia optymalizacji tras usprawnia transport lotniczy
Podróżowanie samolotem jest poważnym źródłem zanieczyszczeń. Według Organizacji Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ang. International Civil Aviation Organization, ICAO) w 2017 roku ten środek transportu odpowiadał za 3,6 % emisji CO2 na świecie. Oczekuje się, że w okresie od 2005 do 2050 roku liczba podróży lotniczych dodatkowo wzrośnie o szokujące 300 %. W związku z tym Unia Europejska zainicjowała wiele projektów mających na celu poprawę zarządzania ruchem lotniczym. Projekt CREATE był finansowany w ramach wspólnego przedsięwzięcia SESAR, partnerstwa publiczno-prywatnego utworzonego w celu modernizacji europejskiego systemu zarządzania ruchem lotniczym. Zespół projektu CREATE zbadał wpływ pogody na lotnictwo oraz wpływ lotnictwa na środowisko. Celem projektu było zastosowanie zasad SESAR w celu opracowania narzędzia optymalizacji oprogramowania do planowania trajektorii lotu w czterech wymiarach. Według koordynatora projektu, Angelo Riccio, w CREATE „pokazano, że aktualne, naukowo uzasadnione i dokładne dane oraz narzędzia programowe mogą być stosowane w środowisku zarządzania ruchem lotniczym do oceny wpływu lotnictwa na środowisko i klimat”. Opracowanie w pełni funkcjonalnego prototypu proponowanych rozwiązań wymagało współpracy, zebrania dokładnych danych oraz zastosowania zaawansowanych platform obliczeniowych.
Praca w trudnych warunkach atmosferycznych
Zmiany klimatu przejawiają się w dużych, globalnych zjawiskach, ale wpływają też na małe, lokalne wzorce pogodowe. Nieprzewidywalna pogoda i wzrost liczby niekorzystnych zjawisk atmosferycznych, takich jak burze, mają negatywny wpływ na lotnictwo. Pogoda wpływa na wybór pasów startowych, tras przylotów i odlotów, a także jest przyczyną wielu opóźnień lotów. Wszystkie te czynniki składają się na negatywny wpływ lotnictwa na środowisko, ale burzowa pogoda to nie jedyne zjawisko meteorologiczne, które potęguje negatywne skutki lotnictwa. Należy również unikać obszarów, na których tworzą się smugi kondensacyjne, ponieważ kondensacja przyczynia się do tworzenia chmur zatrzymujących ciepło. Istnieją dowody sugerujące, że smugi mogą być nawet bardziej szkodliwe dla środowiska niż emisja CO2. Zmiany klimatyczne doprowadziły do nasilenia się obu tych rodzajów zjawisk meteorologicznych. W związku z tym przed podmiotami planującymi trajektorie lotu stoi trudne zadanie: muszą unikać obszarów, w których mogą tworzyć się smugi oraz obszarów, w których występuje zmienna pogoda.
Zarządzanie manewrami wielu jednostek
Planowanie optymalnych tras dla coraz większej liczby samolotów latających w ciągle zmieniających się warunkach wymaga zaawansowanej technologii. Dlatego też zespół projektu CREATE opracował programowanie wykorzystujące operacje bazujące na trajektoriach (ang. trajectory-based operations, TBO) oraz mapowanie w czterech wymiarach, aby znaleźć rozwiązanie tego problemu. Opracowane przez naukowców algorytmy umożliwiają wprowadzanie korekt w czasie rzeczywistym i mogą być stosowane do wielu samolotów jednocześnie. Narzędzie optymalizacyjne zmniejsza wpływ na środowisko w bezpośrednim sąsiedztwie lotnisk, jak również na trasie. Aby osiągnąć te imponujące wyniki, każdemu samolotowi w danym sąsiedztwie przypisuje się pewną liczbę potencjalnych trajektorii. Każda z takich trajektorii otrzymuje punktację związaną z wpływem trajektorii na środowisko. Trajektorie wybiera się na podstawie punktacji dla wszystkich samolotów w danym obszarze. Kolejne kroki związane z wykorzystaniem potencjału projektu CREATE wiążą się z coraz większą dokładnością w ocenie wpływu emisji, CO2 i innych czynników na środowisko. Postęp w dziedzinie zaawansowanych technologii komputerowych i gromadzenia danych musi iść w parze z tymi działaniami. Jeśli uda się wcielić w życie ekscytujące zmiany procesu kontroli ruchu lotniczego zaproponowane w projekcie, zmniejszą one wpływ lotnictwa na środowisko.
Słowa kluczowe
CREATE, transport lotniczy, trajektorie lotu, niesprzyjająca pogoda, smugi kondensacyjne, SESAR
