Bandiere a terra
La comunicazione tra velivolo e personale di terra è necessaria per assicurare che ogni volo si svolga in sicurezza e nei tempi previsti. Un traffico mondiale intenso, velivoli di dimensioni anche molto grandi e procedure complesse impongono che lo scambio di informazioni tra piloti e aeroporto sia rapido, affidabile e standardizzato.
La comunicazione Air-to-Ground si è evoluta di pari passo con le tecnologie delle telecomunicazioni. Se il primo volo della storia moderna è quello dei fratelli Wright nel 1903, è solo nel 1912 che un primo velivolo è riuscito a ricevere e inviare un segnale a terra, grazie a un sistema telegrafico a due vie. Prima di allora, l’unico metodo era quello di effettuare segnalazioni con bandiere e pale colorate, che comportava due tipi di problemi: in primo luogo, quello della visibilità da parte del pilota, che riduceva il suo impiego a distanze brevi e prevalentemente in orario diurno. In secondo luogo, la comunicazione, che poteva che essere solo monodirezionale: anche se il segnale poteva essere agevolmente inviato dalla torre, il pilota non aveva comunque un modo pratico per rispondere.
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Le prime radio di bordo
I primi esperimenti sull’impiego del codice morse in aviazione erano stati condotti dalla società britannica di Guglielmo Marconi, ma ben presto ci si rese conto che sarebbe stato più efficace inviare messaggi vocali. Solo durante il primo conflitto mondiale questa innovazione sarebbe stata raggiunta. Nell’aprile del 1915, il primo messaggio radio tra torre e aereo fu ricevuto dal Capitano J.M. Furnival, dell’aviazione britannica. Il messaggio si concludeva con la richiesta di abbassare le ali in segno di assenso. Furnival, che volava in circolo attorno al campo di volo, eseguì la manovra per segnalare la ricezione del messaggio. Per la fine del conflitto, gli aerei da ricognizione britannici avevano in dotazione il sintonizzatore Mark III, in grado di comunicare con le batterie di artiglieria sul campo e con le stazioni di terra.
La comunicazione via radio avrebbe raggiunto la maturità solo negli anni ‘30, quando si riuscì ad aumentare la portata del segnale. Fino ad allora, il segnale inviato dal velivolo doveva essere ritrasmesso a terra, da un aeroporto all’altro perché la distanza operativa dei velivoli era maggiore di quella della strumentazione radio.
Radar e scatole nere
L’altra grande innovazione degli anni ’30 avrebbe contribuito a migliorare la gestione del traffico aereo. Nel 1935 fu installato il primo sistema di intercettazione radar lungo le coste britanniche per individuare l’avvicinamento di velivoli nemici e cinque anni dopo, nel pieno della Seconda Guerra Mondiale, i velivoli alleati potevano montare il radar Mark IV, il primo sistema aria-aria di rilevamento. Questo strumento, in grado di ricavare dimensione e distanza di un oggetto in movimento, permetteva ai piloti di sapere se ci fossero dei velivoli in avvicinamento.
Queste innovazioni avrebbero contribuito allo sviluppo dell’aviazione civile nel secondo dopoguerra, anche grazie all’introduzione della prima versione della scatola nera, che avrebbe fatto la sua comparsa negli anni ’70. Il Crash Position Indicator, il prototipo progettato dall’ingegnere americano Harry Stevinson perfezionato negli anni ’50, consisteva in un radiofaro pensato per essere espulso dal velivolo in procinto di schiantarsi, in grado di inviare un segnale utile per la ricerca dei resti dell’aereo
La comunicazione Air-Ground
La comunicazione tra piloti e personale delle torri di controllo è oggi molto più sviluppata. Diverse soluzioni tecnologiche concorrono a garantire un contatto continuativo durante tutte le fasi di volo.
A fare la differenza nelle procedure di comunicazione è la dimensione degli aeroporti coinvolti nel volo: secondo le regole dell’Organizzazione Internazionale dell’Aviazione Civile (ICAO), solo gli aeroporti di maggiore dimensione devono essere dotati di una torre di controllo che gestisca le priorità e comunichi con tutti i velivoli che rientrano nel suo spazio aereo. In quelli di minori dimensioni, i piloti possono comunicare tra loro per coordinare reciprocamente le fasi di decollo e atterraggio.
Onde VHF e HF
Per le comunicazioni a corto e medio raggio si fa ricorso alle trasmissioni radio su frequenze VHF. Queste trasmissioni in onde ultracorte, che in Italia trasmettono tra i 108 e il 136 MHz, possono coprire distanze fino a 450 km, con un segnale diretto che non viene riflesso dagli strati alti dell’atmosfera. Il messaggio così ricevuto può risultare particolarmente nitido ma, a causa della curvatura terrestre che si frappone tra velivolo e torre, avrà una distanza massima limitata.
Per le comunicazioni a lunga e lunghissima distanza si ricorre alle onde HF, o onde corte. Queste, che trasmettono tra i 3 e i 30 MHz, sono in grado di rimbalzare contro gli strati ionizzati dell’atmosfera ed essere reindirizzate verso la superficie terrestre. in questo modo, velivolo e torre di controllo possono essere raggiunte anche dai segnali indiretti, che rimbalzando sugli strati alti dell’atmosfera riescono a percorrere distanze maggiori di quelle che la curvatura terrestre permetterebbe. A differenza delle trasmissioni in VHF, le onde corte possono soffrire di distorsioni del segnale.
CPDLC, arriva il Data Link
Quando i velivoli si trovano a grandi distanze dalle torri di controllo (ATC), i messaggi inviati in onde corte possono non raggiungere la qualità necessaria a una comunicazione chiara. In questi casi, la tecnologia Data Link permette l’invio di messaggi anche a velivoli che effettuino trasvolate oceaniche. I Controller Pilot Data Link Communications (CPDLC) ricorrono all’invio di dati anche per evitare che più velivoli si sovrappongano nell’utilizzo delle stesse radiofrequenze. Questa è un esigenza che l’aumento del traffico aereo ha acuito. Il sistema CPDLC segue un preciso protocollo di trasmissione che divide il messaggio in pacchetti di dati. La sequenza di messaggi tra pilota e controllore permette di impostare un dialogo formalizzato tramite messaggi testuali. Le principali informazioni inviate dall’ATC verso il velivolo comprendono:
- l’assegnazione dei livelli di volo da parte dell’ATC
- le indicazioni sul vettoramento, per istruire il pilota sulle possibili correzioni di rotta
- l’assegnazione delle velocità di volo
- l’assegnazione delle frequenze radio
- Ulteriori richieste di informazione
I piloti sono in grado di rispondere ai messaggi ricevuti e di fornire ulteriori informazioni con l’invio di testi liberi. Differenti tipologie di connessioni Datalink possono essere impiegate come i sistemi DLIC, ACM, ACL, DCL e DSC, ciascuno dei quali ideato per convogliare una tipologia specifica di comunicazioni, come quelle sul funzionamento delle comunicazioni vocali o quelle per il nulla osta alla partenza.
Il Data Link Initiation Capability (DLIC) è lo strumento che viene attivato per collegare il velivolo con l’ATS, il servizio di gestione del traffico aereo. Le comunicazioni sono poi assistite dall’ATC Communication Management Service (ACM) e dall’ATC Clearence Service (ACL) che permette di inviare richieste, rapporti e autorizzazioni.
Per verificare che nessun velivolo stia bloccando il canale vocale, la torre di controllo può utilizzare l’ATC Microphone Check Service (AMC) e inviare un messaggio di avviso a tutti i piloti.
Infine, con il Departure Clearance (DCL) si gestisce la fase di richiesta e autorizzazione alla partenza, mentre il Downstream Clearance Service (DSC) supporta i piloti nella richiesta di autorizzazione all’ unità ATS che non hanno ancora la supervisione del velivolo in avvicinamento.
Tra i benefici dell’utilizzo dei sistemi CPDLC ci sono un minore ricorso alle comunicazioni radio HF e VHF, la capacità di gestire un traffico maggiore e in maniera simultanea oltre che la riduzione di eventuali problemi di cattiva comunicazione o incomprensione tra pilota e personale ATC.
SATCOM: il satellite raggiunge gli aerei
Velivoli e ATC possono anche comunicare via satellite, con tecnologie SATCOM. Questo tipo di connessione può supportare tanto l’invio di dati che di voce grazie a un impianto di bordo composto da un unità dati satellitare, un amplificatore ad alta potenza e un’antenna radio orientabile. Con questi strumenti il velivolo riesce connettersi ai satelliti geostazionari, che inoltrano il segnale a destinazione.
Le comunicazioni vocali in SATCOM possono essere avviate secondo procedure standard di comunicazione radio. Oltre alla comunicazione vocale, effettuata in VoIP, le connessioni satellitari possono effettuare comunicazioni Data Link.
