Programa Internacional Cospas-Sarsat - International Cospas-Sarsat Programme

Programa Cospas-Sarsat Internacional
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Estabelecido 1 de julho de 1988 (acordo definitivo assinado; memorandos de entendimento anteriores assinados em 23 de novembro de 1979 e 5 de outubro de 1984)
Modelo Organização intergovernamental
Quartel general Montreal , Quebec , Canadá
Filiação
45 estados
e agências "participantes"
Línguas oficiais
Inglês
francês
russo
Chefe do Secretariado
Steven Lett
Presidente do Conselho (rotativo)
Bruno Chazal (França)
Local na rede Internet www .cospas-SARSAT .int
Logotipo da Heritage
Logotipo usado até 1992

O Programa Internacional Cospas-Sarsat é uma iniciativa de busca e resgate auxiliada por satélite (SAR). É organizada como uma cooperativa humanitária intergovernamental , sem fins lucrativos , baseada em tratados , de 45 nações e agências (ver infobox). É dedicado a detectar e localizar balizas de rádio ativadas por pessoas, aeronaves ou embarcações em perigo, e encaminhar esta informação de alerta às autoridades que podem tomar medidas de resgate.

O sistema utiliza uma rede de satélites que fornecem cobertura em todos os lugares da Terra. Os alertas de socorro são detectados, localizados e encaminhados para mais de 200 países e territórios sem nenhum custo para os proprietários de beacon ou para as agências governamentais receptoras. Cospas-Sarsat foi concebida e iniciada pelo Canadá , França , Estados Unidos e ex- União Soviética em 1979. O primeiro resgate com a tecnologia Cospas-Sarsat ocorreu em setembro de 1982. O acordo definitivo da organização foi assinado em 1º de julho 1988.

Fundo

Cospas-Sarsat é mais conhecido como o sistema que detecta e localiza balizas de emergência ativadas por aeronaves, navios e pessoas envolvidas em atividades recreativas em áreas remotas e, em seguida, envia esses alertas de socorro para as autoridades de busca e salvamento (SAR). Os beacons de emergência que podem ser detectados pelo Sistema Cospas-Sarsat (beacons de 406 MHz) estão disponíveis em vários fabricantes e redes de fornecedores. Cospas-Sarsat não fabrica nem vende faróis.

Entre setembro de 1982 e dezembro de 2020, o Sistema Cospas-Sarsat prestou assistência no resgate de pelo menos 51.512 pessoas em 15.563 eventos SAR. Em 2018, 2019 e 2020 (o último ano para o qual as estatísticas foram compiladas), a assistência Cospas-Sarsat incluiu o seguinte:

Ano Pessoas Resgatadas Eventos SAR → Aviação Terra Marítimo
2020 2.774 1.032 20% 42% 38%
2019 2.691 992 19% 38% 43%
2018 2.185 904 18% 44% 38%

Essas estatísticas subestimam o número de eventos assistidos por Cospas-Sarsat, porque incluem apenas os casos em que um relatório preciso do pessoal do SAR é devolvido por meio de canais de notificação ao Secretariado Cospas-Sarsat.

Cospas-Sarsat não realiza operações de busca e salvamento. Isso é responsabilidade das administrações nacionais que aceitaram a responsabilidade pelo SAR em várias regiões geográficas do mundo (normalmente a mesma área geográfica de sua região de informações de voo ). Cospas-Sarsat fornece dados de alerta para essas autoridades.

Cospas-Sarsat coopera com agências afiliadas às Nações Unidas , como a Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO), a Organização Marítima Internacional (IMO) e a União Internacional de Telecomunicações (UIT), entre outras organizações internacionais, para garantir a compatibilidade do Cospas-Sarsat serviços de alerta de emergência com as necessidades, os padrões e as recomendações aplicáveis ​​da comunidade global. Cospas-Sarsat é um elemento do Sistema Global de Segurança de Socorro Marítimo (GMDSS) da IMO e deve se tornar um componente do Sistema Global de Socorro e Segurança Aeronáutica (GADSS) da ICAO. A IMO exige balizas Cospas-Sarsat de ativação automática ( EPIRBs , veja abaixo) em todas as embarcações sujeitas aos requisitos da Convenção Internacional para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar (as chamadas embarcações da classe SOLAS), embarcações de pesca comercial e todos os passageiros navios em águas internacionais. Da mesma forma, a ICAO exige faróis Cospas-Sarsat a bordo de aeronaves em voos internacionais. As administrações nacionais muitas vezes impõem requisitos adicionais aos requisitos internacionais dessas agências.

Cospas-Sarsat monitora apenas alertas de beacons digitais de emergência que transmitem em 406 MHz (os chamados 406 beacons). Os beacons mais antigos que transmitem apenas um sinal analógico legado em 121,5 MHz ou 243 MHz dependem de serem recebidos apenas por aeronaves próximas ou pessoal de resgate. Para recepção de alertas via satélite pelo Cospas-Sarsat o beacon deve ser um modelo que transmita a 406 MHz.

Cospas-Sarsat recebeu muitas homenagens por seu trabalho humanitário. Uma homenagem recente foi a entrada no Hall da Fama da Tecnologia Espacial da Fundação Espacial por tecnologias espaciais que melhoram a qualidade de vida de toda a humanidade.

Operação de sistema

Os componentes e operação do sistema Cospas-Sarsat

O sistema consiste em um segmento de solo e um segmento espacial que inclui:

Beacons

Um sinalizador de emergência Cospas-Sarsat é um transmissor de rádio digital de 406 MHz que pode ser ativado em uma emergência com risco de vida para solicitar a ajuda das autoridades governamentais. Beacons são fabricados e vendidos por dezenas de fornecedores. Eles são classificados em três tipos principais. Um farol de 406 MHz projetado para uso em uma aeronave é conhecido como um transmissor localizador de emergência (ELT). Aquele projetado para uso a bordo de uma embarcação marítima é chamado de rádio-farol indicador de posição de emergência ( EPIRB ). E aquele que é projetado para ser carregado por um indivíduo é conhecido como farol localizador pessoal (PLB). Às vezes, os PLBs são transportados a bordo de aeronaves ou embarcações, mas se isso satisfaz os requisitos de segurança depende dos regulamentos locais. Um farol Cospas-Sarsat 406 MHz não transmite até que seja ativado em uma emergência (ou quando certos recursos de teste são ativados pelo usuário). Alguns beacons são projetados para serem ativados manualmente por uma pessoa pressionando um botão, e alguns outros são projetados para ativação automática em certas circunstâncias (por exemplo, ELTs podem ser ativados automaticamente por um choque físico, como em um acidente, e EPIRBs podem ser automaticamente ativado por contato com água). Não assinatura ou outros custos impostos pela Cospas-Sarsat para a propriedade ou uso do farol. (Alguns países podem impor taxas de licenciamento e / ou registro para a propriedade do farol, e algumas jurisdições podem avaliar os custos das operações de resgate.) Veja abaixo as inovações recentes do farol.

Segmento espacial

O segmento espacial do sistema Cospas-Sarsat consiste em instrumentos SARR e / ou SARP a bordo:

Um instrumento SARR ou SARP é uma carga útil secundária e antenas associadas conectadas a esses satélites como um complemento para a missão do satélite principal. Um instrumento SARR retransmite um sinal de socorro beacon para uma estação terrestre de satélite em tempo real. Um instrumento SARP registra os dados do sinal de socorro para que as informações possam ser coletadas posteriormente por uma estação terrestre quando o satélite passar por cima.

Segmento de solo

Os satélites são monitorados por estações terrestres receptoras (LUTs) equipadas para rastrear (apontar e seguir) os satélites usando antenas parabólicas ou arranjos de antenas em fase . Os LUTs são instalados por administrações ou agências nacionais individuais. As mensagens de socorro recebidas por um LUT são transferidas para um centro de controle de missão associado que usa um conjunto detalhado de algoritmos de computador para encaminhar as mensagens para centros de coordenação de resgate em todo o mundo.

Arquitetura do sistema

Quando um sinalizador de emergência é ativado, o sistema Cospas-Sarsat:

  • decodifica a mensagem codificada binária do beacon, que contém informações como a identidade da embarcação / aeronave e, para beacons equipados com o recurso, a localização do beacon derivada de uma fonte de navegação local (como um receptor GPS incorporado no projeto do farol).
  • realiza uma análise matemática do sinal para calcular a localização do beacon, mesmo se a localização do beacon não for relatada na mensagem de socorro.

O sistema Cospas-Sarsat é o único sistema de alerta de emergência por satélite capaz desse meio duplo e redundante de localizar um sinalizador de emergência ativado.

O instrumento SARR e / ou SARP normalmente é conectado a um satélite que está sendo lançado principalmente para outra finalidade. A missão principal de todos os satélites LEOSAR e GEOSAR é meteorológica (coleta de dados meteorológicos). A principal missão de todos os satélites MEOSAR é a navegação .

LEOSAR

Exemplo de pegada do sinal LEOSAR.

LEOSAR era a arquitetura original do segmento espacial Cospas-Sarsat . As órbitas complementares do satélite LEOSAR fornecem cobertura periódica de toda a Terra. Por causa de sua altitude relativamente baixa (e, portanto, " pegada " relativamente pequena de visibilidade de qualquer parte específica da Terra em um determinado momento), há intervalos de tempo em que um satélite LEOSAR pode não estar sobre uma localização geográfica específica. Portanto, pode haver um atraso no recebimento de um sinal de alerta e um atraso em retransmitir esse sinal para o solo. Por este motivo, os satélites LEOSAR estão equipados com os módulos SARP " store-and-forward ", além dos módulos SARR "em tempo real ". O satélite pode passar por uma área remota da Terra e receber uma mensagem de socorro e, em seguida, encaminhar os dados mais tarde, quando passarem à vista de uma estação terrestre (que normalmente está localizada em áreas menos remotas). Os cinco satélites da constelação LEOSAR têm órbitas de aproximadamente 100 minutos. Por causa de suas órbitas polares, a latência entre as passagens do satélite acima é menor nos pólos e latitudes mais altas.

O sistema Cospas-Sarsat LEOSAR foi possibilitado pelo processamento Doppler . Os LUTs que detectam sinais de socorro retransmitidos por satélites LEOSAR executam cálculos matemáticos com base na mudança de frequência induzida por Doppler recebida pelos satélites à medida que passam por um farol transmitindo em uma frequência fixa. A partir dos cálculos matemáticos, é possível determinar o rumo e o alcance em relação ao satélite. O alcance e o rumo são medidos a partir da taxa de variação da frequência recebida, que varia tanto de acordo com o caminho do satélite no espaço quanto com a rotação da Terra. Isso permite que um computador algoritmo para trilaterate a posição do farol. Uma mudança mais rápida na frequência recebida indica que o beacon está mais próximo da rota de solo do satélite . Quando o farol está se movendo para perto ou para longe da trilha do satélite devido à rotação da Terra, o deslocamento Doppler induzido por esse movimento também pode ser usado no cálculo.

GEOSAR

Como sua órbita geoestacionária não fornece um movimento relativo entre um farol de emergência e um satélite GEOSAR (Pesquisa e Resgate Geoestacionário), não há oportunidade de usar o efeito Doppler para calcular a localização de um farol. Portanto, os satélites GEOSAR só podem retransmitir a mensagem de socorro de um farol. Se o sinalizador for um modelo com um recurso para relatar sua localização (por exemplo, de um receptor GPS a bordo ), essa localização será retransmitida para as autoridades SAR. Embora a incapacidade de localizar um farol independentemente seja uma desvantagem dos satélites GEOSAR, esses satélites têm a vantagem de que a constelação atual cobre bem a Terra inteira em tempo real, exceto para as regiões polares.

MEOSAR

O aumento de segmento espacial mais recente para Cospas-Sarsat é MEOSAR (Pesquisa e Resgate em Orbita Terrestre Média). MEOSAR combina as vantagens dos sistemas LEOSAR e GEOSAR, evitando as desvantagens. Com o tempo, haverá mais de 70 satélites MEOSAR, e o sistema MEOSAR se tornará a capacidade do segmento espacial dominante do Cospas-Sarsat. Além do grande número de satélites, o sistema MEOSAR se beneficia de pegadas de satélite relativamente grandes e movimento de satélite suficiente em relação a um ponto no solo para permitir o uso de medições Doppler como parte do método de cálculo da localização de um farol de emergência. MEOSAR consiste de transponders Sarr a bordo os seguintes constelações de navegação por satélite: a União Europeia 's Galileo , a Rússia 's Glonass , e Estados Unidos ' Sistema de Posicionamento Global (GPS). Com relação ao GPS, cargas úteis experimentais de banda S a bordo de 19 satélites GPS Block IIR e GPS Block IIF são usadas operacionalmente pelo Sistema Cospas-Sarsat. A espaçonave GPS Block IIIA com cargas úteis SAR (também banda S) foi lançada em 23 de dezembro de 2018, 22 de agosto de 2019 e 30 de junho de 2020. As cargas úteis GPS Bloco IIIA SAR estão em teste. Os satélites GPS Block IIIF são planejados para ter cargas úteis SAR dedicadas e operacionais em banda L , com lançamentos começando por volta de 2025. O sistema GPS SAR é conhecido como Distress Alerting Satellite System (DASS) pela NASA.

A China se ofereceu para disponibilizar cargas úteis SAR Cospas-Sarsat a bordo de seis de suas espaçonaves de navegação BeiDou (BDS). A primeira espaçonave BDS equipada com SAR foi lançada em 19 de setembro de 2018, e a última em 23 de novembro de 2019. O trabalho para integrar as cargas úteis SAR da espaçonave BDS ao Sistema Cospas-Sarsat deve continuar até 2020.

A distribuição operacional dos dados de alerta MEOSAR começou às 1300 UTC em 13 de dezembro de 2016. Esta fase operacional do MEOSAR é conhecida como a capacidade operacional inicial (EOC), e está sendo realizada em paralelo com testes e ajustes contínuos por meio de demonstração e avaliação contemporâneas ( Fase de D&E). Por fim, o sistema MEOSAR será capaz de fornecer detecção, identificação e determinação de localização quase instantânea de beacons de 406 MHz. Antes da introdução operacional do MEOSAR, os dados do MEOSAR foram usados ​​com sucesso para auxiliar na determinação do local do acidente do vôo 804 da EgyptAir no Mar Mediterrâneo. A localização de um beacon de emergência é calculada pelo LUT receptor, analisando a diferença de frequência de chegada (relacionada às variações induzidas por Doppler ) e / ou a diferença de tempo de chegada de um sinal de rádio de beacon devido ao diferenças de distância entre o farol e cada satélite MEOSAR que possa estar à vista.

Além disso, o componente Galileo do sistema MEOSAR será capaz de baixar informações de volta para o rádio-beacon de socorro , codificando mensagens de "Return Link Service" no fluxo de dados de navegação Galileo. Atualmente, está planejado que esta capacidade seja usada para ativar um indicador no beacon para confirmar o recebimento da mensagem de socorro.

Segmento de solo

Em dezembro de 2019, os satélites LEOSAR são rastreados e monitorados por 60 antenas LEOLUT (terminais de usuário local em órbita terrestre de baixa altitude) comissionadas, os satélites GEOSAR por 25 antenas GEOLUT comissionadas [2] e os satélites MEOSAR por 24 estações MEOLUT comissionadas, cada tendo várias antenas. Os dados dessas estações terrestres são transferidos e distribuídos por 32 MCCs estabelecidos globalmente , dos quais 3 permanecem em desenvolvimento. (Veja o quadro para os países e agências que são fornecedores do segmento terrestre.)

Beacons

Tem havido um método de modulação de transmissão usado pelos beacons Cospas-Sarsat 406 MHz desde seu início, há mais de 30 anos, o chaveamento de fase binário (BPSK), com dois comprimentos de string de bits permitidos: 112 (com 87 bits de informação de mensagem ) e 144 (com 119 bits de informação de mensagem). Vários protocolos de mensagem são permitidos na sequência de bits de mensagem disponível para acomodar diferentes tipos de beacons (ELTs, EPIRBs e PLBs), diferentes identificadores de embarcação / aeronave e diferentes requisitos nacionais. A duração dessas transmissões é de aproximadamente meio segundo. Essas transmissões de banda estreita ocupam aproximadamente 3 kHz de largura de banda em um esquema canalizado através da banda de 406,0 a 406,1 MHz atribuída.

Cospas-Sarsat está no processo de especificação de uma nova modulação de farol adicional e esquema de mensagem com base na tecnologia de espalhamento de espectro com chaveamento de fase em quadratura (QPSK). Atualmente, os beacons que usarão esse esquema são chamados de beacons de "segunda geração". Esta tecnologia permitirá o uso de transmissões de baixa potência para economizar bateria, melhorar a precisão da determinação da localização do farol pelo Sistema Cospas-Sarsat e evitar a necessidade de canalização discreta na banda atribuída de 406,0 a 406,1 MHz (por exemplo, evitando a necessidade de fechamento e abertura periódica de canais pela Cospas-Sarsat para uso por fabricantes de beacon com base no carregamento de canal de banda estreita). Os beacons de segunda geração terão um período de transmissão mais longo de um segundo, com 250 bits transmitidos, 202 deles sendo bits de mensagem. Além disso, as informações enviadas nos bits de mensagem de uma transmissão para a próxima podem ser alteradas em uma programação de transmissão rotativa ("campos de mensagem rotativos") para permitir que mais informações sejam comunicadas ao longo de uma série de rajadas de transmissão.

Em resposta aos recentes desastres da aviação comercial e aos novos requisitos da ICAO para rastreamento autônomo de aeronaves em perigo, a Cospas-Sarsat está finalizando as especificações de ELTs para rastreamento de emergência (ELT (DTs)) para atender aos requisitos da ICAO. Considerando que os atuais ELTs são projetados para serem ativados no impacto ou por ativação manual pela tripulação de vôo, os ELT (DT) s serão ativados de forma autônoma quando uma aeronave entrar em configurações de vôo ameaçadoras que foram predeterminadas por agências especializadas. Desta forma, os ELT (DT) s permitirão que um avião em perigo seja rastreado em vôo, antes de qualquer acidente, sem intervenção humana a bordo da aeronave. Os ELT (DT) s estão sendo especificados usando o método de transmissão de farol existente (BPSK de banda estreita) e os esquemas de modulação de segunda geração (QPSK de espalhamento de espectro).

História

Sistema de satélite internacional COSPAS-SARSAT, busca de navios e aeronaves em perigo. Selo da URSS, 1987.

Em 23 de novembro de 1979, um "Entendimento" foi assinado em Leningrado, URSS, entre a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos EUA, o Ministério da Marinha Mercante da URSS, o Centro Nacional de Estudos Espaciais da França e o Departamento de Comunicações do Canadá, relativo à "cooperação num projecto experimental conjunto de busca e salvamento por satélite". Nos termos do Artigo 3 do Entendimento, foi estabelecido que:

"A cooperação será alcançada através da efetivação da interoperabilidade entre o projeto SARSAT e o projeto COSPAS em 121,5 MHz e na faixa de 406,0 - 406,1 MHz e realização de testes, intercâmbio mútuo de resultados de testes e preparação de um relatório conjunto. O objetivo desta cooperação é para demonstrar que o equipamento transportado em baixa altitude, perto de satélites em órbita polar pode facilitar a detecção e localização de sinais de socorro, retransmitindo informações de aeronaves e navios em perigo para estações terrestres, onde o processamento de informações é concluído e passado para os serviços de resgate. "

"Este projeto conjunto permitirá que as partes façam recomendações sobre pedidos globais subsequentes."

O primeiro satélite de sistema, "COSPAS-1" ( Kosmos 1383 ), foi lançado do Plesetsk Cosmodrome em 29 de junho de 1982. Cospas-Sarsat começou a rastrear os dois tipos originais de balizas de emergência, EPIRBs e ELTs, em setembro de 1982. O primeiro pessoas foram resgatadas com a ajuda de Cospas-Sarsat quando o sinal de socorro de um pequeno avião foi retransmitido pelo satélite COSPAS-1 para uma estação terrestre experimental em Ottawa, Ontário, Canadá. A história foi relatada pelo piloto do avião, Jonathan Ziegelheim, que as autoridades de resgate julgaram que provavelmente teria morrido em decorrência dos ferimentos se não fosse pelo Cospas-Sarsat.

No início dos anos 2000 (em 2003 nos EUA), um novo tipo de sinalizador de emergência, o sinalizador de localização pessoal (PLB), tornou-se disponível [3] para uso por indivíduos que não podem entrar em contato com os serviços de emergência por meio de serviços telefônicos normais, como 1 -1-2 ou 9-1-1 . Normalmente os PLBs são usados ​​por pessoas envolvidas em atividades recreativas em áreas remotas e por pilotos de aeronaves pequenas e marinheiros como um adjunto (ou, quando permitido, um substituto para) um ELT ou EPIRB.

Os quatro Estados-Partes fundadores lideraram o desenvolvimento do EPIRB marítimo de 406 MHz para detecção pelo sistema. O EPIRB foi visto como um avanço chave na tecnologia SAR no perigoso ambiente marítimo. Antes da fundação da Cospas-Sarsat, a comunidade da aviação civil já usava a frequência de 121,5 MHz para socorro, enquanto a comunidade da aviação militar utilizava 243,0 MHz como a frequência de socorro principal com a frequência de 121,5 MHz como alternativa. ELTs para aeronaves de aviação geral foram construídos para transmitir em 121,5 MHz, uma frequência monitorada por aviões e outras aeronaves. Faróis para aeronaves militares foram fabricados para transmitir a 243,0 MHz, na faixa comumente usada pela aviação militar. No início de sua história, o sistema Cospas-Sarsat foi projetado para detectar alertas de beacon transmitidos a 406 MHz, 121,5 MHz e 243,0 MHz. Por causa de um grande número de alertas falsos e da incapacidade de identificar exclusivamente tais beacons devido à sua tecnologia analógica antiga, o sistema Cospas-Sarsat a partir de 2009 parou de receber alertas de beacons operando em 121,5 MHz e 243,0 MHz, e agora só recebe e processa alertas de balizas digitais modernas de 406 MHz. Muitos ELTs incluem um transmissor de 406 MHz para detecção de satélite e um transmissor de 121,5 MHz que pode ser recebido por equipes de busca locais usando equipamento de localização de direção.

O projeto dos faróis de emergência como um todo evoluiu significativamente desde 1982. Os mais novos faróis de 406 MHz incorporam receptores GPS . Esses faróis transmitem em suas mensagens de socorro relatórios de posição altamente precisos. O alerta de socorro e a localização são encaminhados quase que instantaneamente para as agências SAR por meio dos satélites Cospas-Sarsat. Isso fornece um segundo método para Cospas-Sarsat saber a localização do perigo, além dos cálculos feitos de forma independente por Cospas-Sarsat LUTs para determinar a localização. A confiabilidade de duas camadas e a cobertura global do sistema inspiraram o lema atual das agências SAR: "Tirando a 'Busca' da Busca e Resgate". [4]

COSPAS (КОСПАС) é um acrônimo para as palavras russas " Co smicheskaya S istema P oiska A variynyh S udov" (Космическая Система Поиска Аварийных Судов), que se traduz em "Sistema de Busca de Vias", que se traduz em Distress of the "Space. SARSAT é um acrónimo para S earch Um nd R Escue S atellite- Um IDed T trasfega.

Referências

links externos

Coordenadas : 41 ° 08′04 ″ N 16 ° 50′04 ″ E / 41,13444 ° N 16,83444 ° E / 41.13444; 16,83444