
《无线电末日》系列主要聚焦于原子时代早期研发的无线电系统,旨在确保末日决战尽可能有序地进行。从提供备用方法以确保发射命令能够传达给轰炸机和导弹的系统,到提供强化的通信系统,使幸存者能够协调救援工作,并在废墟中重建文明,人们为传递信息付出了巨大的努力。
然而,奇怪的是,世界末日的缔造者们也同样深思熟虑,确保信息无法发送。20世纪中叶的美国电子村充斥着各种信号,任何信号都可能被敌军滥用。CONELRAD (美国国家无线电导航雷达系统)就是一个绝佳的例子,其旨在防止敌方轰炸机使用民用广播信号作为导航辅助设备。然而,当时民航业的发展也带来了独特的挑战,尤其是为了确保航空旅行尽可能安全可靠而建造的无线电导航系统。
平衡民航需求与民航基础设施本身可能被用作攻击美国本土的武器,是一项名为“空中交通和导航辅助设备安全控制”(SCATANA)的计划。该计划跨越多个司法管辖区,将军事、航空和通信部门纳入决策体系,决定何时以及如何关闭整个空中交通系统,如何区分敌友,如何为军方提供行动空间,以及或许最重要的是,如何尽可能地让敌机处于盲区。
天空高速公路
顾名思义,SCATANA 有两个主要目标:在紧急情况下限制无线电导航设备的使用,以及清除美国领空的未经授权的飞行。出于安全考虑,后者自然优先于前者。SCATANA 规则颁布时,商业航空几乎完全依赖于复杂的信标阵列和其他无线电导航设备。虽然关闭这些设备以阻止敌方轰炸机使用它们显然是当务之急,但出于安全考虑,所有正在使用这些设备的飞机必须尽快停飞。
俄勒冈州桌岩的罗格谷 VOR 站。根据分区图,这是一个 VORTAC 站。来源: ZabMilenko ,CC BY 3.0,通过 Wikimedia Commons 共享。
要理解 SCATANA 背后的逻辑,至少需要对这些无线电导航设备有基本的了解。美国联邦通信委员会 (FCC) 对这些设备拥有管辖权,其中列出了“VOR/DME、ILS、MLS、LF 和 HF 无方向性信标”等在紧急情况下可关闭的设备。这份清单相当长,虽然其他信标的技术细节也颇具趣味,尤其是Adcock LF 信标系统,飞行员使用它来操纵飞机进入航线,直到交替的“A”和“N”摩尔斯电码合并成一个音调。但从实际角度来看,对战时安全影响最大的是 VOR 系统。
VOR,全称“甚高频全向信标”(VHF Omnidirectional Range),是一种全球短程信标系统,供飞机确定飞行方向。该系统可追溯至20世纪40年代末,并在战后民航繁荣时期得到广泛建设。VOR站如同纵横交错的“空中高速公路”;如果您曾好奇,为什么喷气式客机的尾迹都遵循相似的路径,为什么飞机总是在天空中看似随机的相同点转弯,那是因为它们使用VOR信标作为航路点。
最简单的 VOR 电台由一个全向天线组成,其发射频率在 108 MHz 至 117.95 MHz 之间,因此得名“VHF”。每个 VOR 电台的频率以及由三个字母组成的电台标识符都会记录在飞行员用于导航的航段图上。该标识符由电台以摩尔斯电码发送,以便飞行员确认其驾驶舱 VOR 设备调到了哪个电台。
每个 VOR 台通过调制到载波上的两个同步 30 Hz 信号(一个参考信号和一个可变信号)之间的相位差来编码方位角信息。在传统的 VOR 中,调幅可变信号由旋转定向天线发射与参考信号同相的信号产生。通过将参考信号与磁北方向对齐,FM 参考信号和 AM 可变信号之间的相位角对应于飞机相对于 VOR 台的罗盘角。
更现代的多普勒甚高频全向信标(VOR,DVOR)使用一圈天线以电子方式产生参考信号和可变信号,而不是机械旋转天线。VOR 站通常与其他无线电导航辅助设备共置,例如测距仪 (DME),它通过测量地面站和飞机之间的传播延迟来确定两者之间的距离;或战术空中导航系统 (TACAN),它最初由军方开发,用于提供方位和距离信息。当 VOR 站和 TACAN 站共置时,该站被称为 VORTAC。
全部关闭
在鼎盛时期,美国各地的VOR网络拥有近1000个站点。如今,由于美国联邦航空管理局(FAA)的“最低运营网络”计划,VOR站点数量正在减少。该计划旨在淘汰除580个VOR站点外的所有站点,转而使用驾驶舱GPS接收器。但是,任何数量的VOR站点在众所周知的频率上发射完全模拟、未加密的信号,都会为敌机带来大量的导航信息,因此SCATANA计划提供了关闭VOR站点的具体程序。
美国联邦航空管理局(FAA)华盛顿特区紧急救援协调中心(ARTCC)内部,该中心在9/11事件中实施SCATANA系统方面发挥了重要作用。资料来源:美国联邦航空管理局,公共领域。
SCATANA 旨在应对两种类型的紧急情况。第一种是国防紧急情况,即对美国本土、海外部队或盟军的直接攻击。第二种是防空紧急情况,即对美国本土、加拿大、阿拉斯加或格陵兰岛(抱歉,是夏威夷)的美国军事设施发动飞机或导弹袭击。无论哪种情况,袭击都可能正在进行、即将发生,甚至只是可能发生,具体情况由高级军事指挥官决定。
在这两种情况下,军事指挥官都会将SCATANA命令传递给美国联邦航空管理局(FAA)的22个空中交通管制中心(ARTCC),这些中心负责处理VOR站所定义航线上的交通。SCATANA命令可以适用于所有ARTCC,也可以仅适用于部分ARTCC,具体取决于紧急情况的规模。每个相关中心随后将对其空域进行物理管控,命令所有飞机降落在最近的可用合适机场。同时,如果军事当局下令,每个ARTCC区域内的导航设备将被关闭。显然,飞机安全着陆需要充足的时间;SCATANA计划当然允许这样做,但目标是尽快关闭导航设备,以防止敌机或导弹从中获益。
至于关闭导航设备的具体说明,SCATANA 计划对此保持沉默,这是可以理解的。这类说明并不建议随时公开,但有一些手册和公开文件提供了一些信息。与当今大多数关键基础设施一样,导航设备地面站往往配备远程控制和监控设备。这使得维护技术人员无需出差即可快速便捷地访问。技术人员可以执行一些简单的任务,例如将故障的主发射器切换到备用发射器,以在安排现场访问期间保持服务的连续性。考虑到这些情况,再加上敌方攻击明显的时间紧迫性,SCATANA 指令下的导航设备关闭可能非常简单,技术人员只需远程登录地面站并发出一些控制台命令即可。
值得纪念的一天
SCATANA计划实施以来——我能找到的最早参考资料可以追溯到1968年,但该计划的核心内容似乎至少可以追溯到20年前——它只在愤怒中被使用过一次,而且只是部分使用。那是在那个决定命运的星期二,2001年9月11日,美国上空原本湛蓝的天空变成了战场。
东部时间上午9:25,双子塔双双遭到袭击,美国航空77号航班已被劫持并正在飞往五角大楼的途中,而联合航空93号航班的争夺战也在俄亥俄州上空展开。弗吉尼亚州赫恩登市联邦航空管理局指挥中心的工作人员意识到了这场灾难的严重程度,于是向总部询问是否要发布“全国停飞”的命令。就在联邦航空管理局高层讨论此事时,刚刚上任第一天担任联邦航空管理局指挥中心运营经理的本·斯莱尼做出了一个决定性的决定:在不关闭导航设备的情况下,执行SCATANA计划中的停飞部分。
“地面停飞”命令已下达至22个地面控制协调中心(ARTCC),它们开始尽快安全地将约4200架飞行中的飞机降落到地面。地面停飞在大约两小时内完成,没有发生任何进一步的事故。接下来的两天里,该国的天空将一片寂静,没有民航飞机的踪影,营造出一种令人毛骨悚然的寂静,凸显了航空业对现代生活背景噪音的贡献。
原文: https://hackaday.com/2025/09/18/radio-apocalypse-clearing-the-air-with-scatana/