Las matemáticas forenses detrás de la búsqueda desesperada del avión de Malaysia Airlines

El 17 de enero, los gobiernos de Malasia, China y Australia acordaron suspender la búsqueda del MH-370 de Malaysia Airlines, un avión Boeing 777-200ER que desapareció en circunstancias misteriosas en marzo de 2014.

El avión estaba en un vuelo regular de Kuala Lumpur a Beijing cuando desapareció de las pantallas de radar de los controladores de tráfico aéreo. El radar militar siguió rastreando la aeronave, que se desvió de su ruta planificada y finalmente voló hacia el sur, y finalmente viajó más allá del alcance del radar. Nunca se volvió a ver ni a saber nada de la aeronave y se supone que las 242 personas a bordo están muertas.

El avión nunca se ha encontrado porque nadie sabe dónde aterrizó o se estrelló. La mejor conjetura es que voló hacia el sur durante siete horas y luego se hundió en el Océano Índico, a unos 1.800 kilómetros al suroeste de Perth, Australia. Pero una búsqueda exhaustiva de la superficie del mar y el fondo marino en esa área no ha encontrado nada.

Todo eso plantea una pregunta importante: ¿las autoridades han estado buscando en el lugar correcto?

Hoy, Ian Holland del Australian Defense Science and Technology Group publica algunos de los razonamientos que han definido el área de búsqueda. Holland ha sido un miembro importante del equipo que ha analizado los datos relativos al vuelo. En particular, se ha centrado en las últimas señales conocidas enviadas desde la aeronave a un satélite de comunicaciones Inmarsat en órbita. En ausencia de cualquier otra información del avión, los investigadores han utilizado estas señales para determinar el área de búsqueda, pero ¿hay algo más que pueda obtenerse de estos datos?

Primero algunos antecedentes. El MH370 estaba equipado con una unidad de datos satelitales capaz de transmitir conversaciones de voz y transmisiones de datos de rutina. Envió su información a través de un satélite Inmarsat que es geoestacionario sobre el Océano Índico. Aunque la aeronave no transmitió comunicación de voz, la unidad de datos satelitales continuó operando, reconociendo dos llamadas telefónicas desde tierra que no fueron respondidas y realizando varias transmisiones de rutina, como apretones de manos electrónicos y similares.

A primera vista, es difícil imaginar cómo estas breves transmisiones de datos pueden proporcionar información sobre la ubicación de la aeronave. Pero Holland y sus colegas los han utilizado para recopilar una cantidad notable de información.

El protocolo de comunicaciones requiere que una estación terrestre se ponga en contacto con la unidad de datos satelitales de la aeronave en un momento y frecuencia específicos, independientemente de dónde se encuentre el avión en el planeta. Sin embargo, la señal tarda en viajar desde el suelo hasta el avión y viceversa. Este tiempo, conocido como compensación de tiempo de ráfaga, está determinado por la distancia que tiene que viajar la señal.

Esta distancia es sencilla de calcular. Define un círculo centrado en la posición en el suelo directamente debajo del satélite. Sin embargo, el cálculo no sugiere en qué parte de este círculo podría estar el avión, y los investigadores han tenido que usar otras pistas para acotar esta posición.

En total, MH370 envió siete señales desde su unidad de datos satelitales, cada una definiendo un círculo ligeramente diferente. Envió su señal final a las 0019 UTC del 8 de marzo de 2014, habiendo iniciado una solicitud de inicio de sesión solo ocho segundos antes.

Esa es una pista importante. Las solicitudes de inicio de sesión solo ocurren cuando la unidad de datos satelitales se reinicia después de algún tipo de apagado. Los investigadores han asumido que este apagado ocurrió cuando el avión se quedó sin combustible y la SDU se reinició utilizando la energía de un dispositivo llamado turbina de aire ram, que se despliega en caso de emergencia para generar energía.

Si eso es correcto, la última transmisión debe haber sido cerca del final del vuelo. Pero, ¿qué tan cerca? ¿Podría el MH370 haber planeado muchas decenas o cientos de kilómetros antes de tocar el océano? Si es así, esto aumenta significativamente el área de búsqueda potencial.

Holland dice que él y sus colegas pueden reducir esta área utilizando otra línea de investigación matemática. La unidad de datos satelitales transmite a una frecuencia específica, pero la velocidad de la aeronave hacia o desde el satélite introduce un desplazamiento Doppler que cambia esta frecuencia. Esto se conoce como desplazamiento de frecuencia de ráfaga.

Entonces, en teoría, es posible que este cambio de frecuencia pueda indicar la dirección del vuelo en ese instante. En la práctica, este cálculo es difícil de hacer y es mucho más complicado que calcular la distancia. El artículo de Holland de hoy trata en gran medida de este cálculo. La Compensación de frecuencia de ráfaga es una medida más compleja que generalmente se comprende menos, dice.

El cálculo es difícil debido a la cantidad de variables que pueden influir en la frecuencia. El movimiento del avión es solo uno de ellos. El movimiento del satélite juega un papel, creando un desplazamiento Doppler asociado con el enlace ascendente y descendente entre el satélite y la estación terrestre.

La estación terrestre también intenta compensar cualquier desplazamiento Doppler cambiando la frecuencia. Y los osciladores en los transmisores de satélites y aviones no son perfectos. Varían, produciendo cambios en la frecuencia de emisión.

Holland y compañía intentaron comprender todas estas fuentes de cambio de frecuencia analizando las transmisiones del MH370 durante 20 vuelos anteriores en la semana anterior a su pérdida.

Holland continúa demostrando que si el avión estaba volando nivelado cuando se hizo una llamada al avión desde el suelo poco después de que se perdiera el contacto, entonces las compensaciones de frecuencia de ráfaga sugieren que debe haber estado volando hacia el sur. Eso es importante.

También muestra que los cambios Doppler en las dos transmisiones finales de la unidad de datos satelitales del avión sugieren que estaba descendiendo rápidamente. Se encontró que la aceleración hacia abajo durante el intervalo de 8 segundos entre estos dos mensajes era de aproximadamente 0,68 g, dice Holland. Esto es consistente con que el avión está fuera de control y sin combustible.

Eso tiene implicaciones importantes para el área de búsqueda. Si el avión estaba en un descenso descontrolado, no puede haber volado mucho después de la última transmisión de la unidad de datos satelitales. Y eso significa que el avión debe estar en algún lugar cerca del arco calculado a partir de los datos de compensación de tiempo de ráfaga. Esto sugiere que 9M-MRO debería estar relativamente cerca del arco 7th BTO, concluye Holland. Pero exactamente dónde en este arco no está claro.

Ese es un trabajo interesante que Holanda ahora está abriendo al escrutinio externo. Él establece claramente muchas de las suposiciones que él y sus colegas han tenido que hacer para llegar a su conclusión. Una pregunta importante para la comunidad es si todas estas suposiciones están justificadas y si Holland y su equipo han pasado por alto algo.

Mientras tanto, las familias de las víctimas están realizando su propia búsqueda de restos asociados con el avión. Y hasta que surja nueva evidencia, la búsqueda del MH370 permanecerá suspendida.

Ref: arxiv.org/abs/1702.02432 : El uso de compensaciones de frecuencia de ráfaga en la búsqueda del MH370

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