今天,我们很难想象,历史上人类为了远航,曾经付出过怎样的努力。
20世纪20年代初,美国国家邮政局面临一个非常头疼的问题。那就是横跨美国东西海岸的邮政航路,它的直飞安全性非常差,飞行事故时有发生。而造成飞行事故的主要原因就是,空中的迷航。
(1924 年,美国航空邮件路线)
当时的飞行员,使用的导航方式非常原始。
虽然飞机上可以安装罗盘,但是罗盘在进行航测导航的过程中,它的累积误差会非常大。因为飞行员必须要不停地在航图上标注出它的航段,飞得越远,航段标的越多,累积误差也就越明显。飞着飞着,可能横向的偏差就会越拉越大,迷航的情况就很难避免。
为了解决这样一个问题,飞行员就采取了更原始的目测导航法。说得通俗一些,就是把头伸到座舱外面去,根据山川河流,或跟着火车飞或者跟着公路上的车辆飞,从而找到前进的方向。但是这种方式,在白天天气晴好的时候还好说,一到了夜晚就不能用了。
(福特5-AT停在机场跑道上,打开货仓门)
当时美国邮政航路横跨东西海岸,飞行是极为复杂的。
为了安全起见,白天能见度好的时候,工作人员就会把邮件装上飞机,飞白天的航段。夜幕降临后,飞机就会在预定的机场降落,把邮包卸下来,运上火车,用火车进行夜间的运输。然后到了第二天白天,再把它倒上飞机,从机场起飞,完成白天的航路。这一套流程下来,费时费力不说,效率也很低。
(装卸邮包)
为了解决这一问题,当时美国的工程师们纷纷对此开动脑筋,于是他们想到了航海用的灯塔。
工程师们想:灯塔可以用灯光为远程的航船标定航向,那么应该也能够指引飞机找到航路。于是,美国国家航空咨询委员会就向政府提出,可以沿着美国东西海岸漫长的航线,修很多路灯。与其说是路灯,实际上是一种巨大的灯光航标,这种航标上面安装高功率的灯光,用来指引飞机的航路。
这种方法一经提出,正在挠头的美国国会马上就批准了,并要求商务部加紧建设。
(灯塔曾是全球海上航行体系中不可或缺的实用部分,是人类海洋文明的重要见证)
这种灯标虽然看起来很原始,但设计得非常精巧。每座灯标都是16米高的铁塔,铁塔顶端安装一具直径60厘米的大型白光探照灯,探照灯是回转式的,每一分钟转6圈,也就是10秒钟回转1圈。
经过测试,飞行员可以在夜间或天气晴好的时候,在60公里外就能发现这些信标。同时在大型的白色探照灯的下面,还安装两盏有色的探照灯,它们的光柱,一条指向飞行的航线,一条指向航线的反方向。两盏光柱,标定出航线的走向。
这样一来,飞行员就可以从一个灯塔飞到另一个灯塔,沿着灯塔一路完成航线。
在1923年国会批准之后,美国就开始加班加点赶工打造,每完工一段,就启用一段。整个的航标修建了10年,在1933年才全部完成,总共修建了1500多座。从美国东西海岸之间,以及美国中部的南北向的城市之间,都修建了这样的灯塔,总共覆盖的航线里程达到18000英里。
这是一个非常浩大的工程,而且这些灯标的建设是非常复杂。因为这些灯标,必须要有足够的电力来供给,如果连不上电网的话,那么这些灯标的侧面就要安装专门的发电站,配置发电机为这些灯光供电。
由于灯泡可能会损坏,美国甚至为这些灯塔设计了自动更换灯泡的自动机构,试图一劳永逸地解决远程导航问题。由于灯标越修越密,为了防止飞行员找错灯标,这些灯标它的白色探照灯,还是用闪烁的方式来传播摩尔斯电码。
每10座灯标,它的电码连接起来就是一句飞行真言,“飞行航路艰险,需要使用导航的量法”。这样,飞行员就可以按照每座灯标所代表的电码,所对应的字母,一座一座接着走向下一座,按照顺序就不会迷航。
在人类历史上,在科技快速迭代的时期,有些浩大的工程建成之日就是淘汰之始。实际上,美国的灯光航路系统看似浩大,但是建成的时候,确实是生不逢时,刚好处在一个人类导航技术快速前进的时代,也就在20年代末期,人类的航空导航结出了新果子。这一次,这个果子长在了无线电技术领域。
工程技术人员开发出了比较可靠的无线电导航法,建立很多无线电信标,可以让飞机上的接收设备找到每座信标,并且判断对应信标的方位,帮助飞行员能够更加可靠地飞向远方。相比灯光航路只能在晴朗的夜晚发挥作用,无线电信标几乎是不畏任何的恶劣天气。这样一来,灯光信标就逐渐走向没落。
20年代后期,无线电信标开始采用。每启用一段,就淘汰一段原有的灯光信标,这是历史上一个非常有意思的时代。原始的灯光信标跟先进的无线电信标同时使用,甚至同时在兴建,到1933年灯光信标修建完成的时候,实际上在很多的航段上,美国已经开始使用无线电导航信标。
在30年代灯光信标逐步地被废弃拆除,到今天,全美只剩下为数不多的几座铁塔,作为工业遗产加以保留。其中最后淘汰的一座信标,是在1973年淘汰,整个的被搬进了美国国家航空航天博物馆,作为永久陈列。
我们今天很难想象,在北美30年代之初,曾经有过一个横跨美国大陆的,绵延上万公里的,由1500多座高耸入云的铁塔构成的灯光航路。
虽然它存续的时间并不长,但它毕竟见证着人类从目视导航,走向无线电导航之前,这种灯光导航系统的最后辉煌。