En transponder utan GPS
Äldre flygplan, en del militära och flygplan i områden där någon stör GPS sänder ingen position, eller sänder nonsens. Men deras transponder svarar fortfarande. Markradarer frågar hela tiden varje flygplan om identitet och höjd, transpondern svarar varje gång, och det svaret hör alla stationer i närheten – inte bara radarn som frågade.
Det räcker för att räkna ut var flygplanet är. Metoden kallas multilateration, förkortat MLAT, och flygledningen har använt den i årtionden: på stora flygplatser håller den koll på taxande flygplan mellan byggnader där radarn ser dåligt, och i bergsdalar ersätter den radarer som inte ser förbi bergskammarna.
Från tidsskillnad till position
En radiosignal färdas med ljusets hastighet, ungefär 300 meter på en miljondels sekund. Om ett svar når station A tre miljondels sekunder före station B är flygplanet ungefär 900 meter närmare A än B.
Det säger i sig inte var flygplanet är. Alla platser med exakt den skillnaden bildar en kurva på kartan. Ett andra stationspar ger en andra kurva, och flygplanet är där de skär varandra. Höjden behöver vi inte räkna ut, den rapporterar flygplanet i sitt svar. En fjärde station är fortfarande det bästa sättet att upptäcka att en skärningspunkt inte stämmer.
Det svåra är klockorna. En station på en balkong har ingen atomklocka, och klockorna i två stationer som står kilometer från varandra glider hela tiden isär. Lösningen flyger över huvudet. Varje flygplan som rapporterar sin position är en rörlig måttstock: vi vet var det var och när varje station hörde det, alltså vet vi hur mycket stationernas klockor skiljer sig åt just då. De tysta flygplanen mäts sedan mot de pratsamma.
Varför nätet betyder mer än matematiken
En miljondels sekund är 300 meter, så stationernas klockor måste stämma överens på miljondelar av en sekund, annars blir felet i tid direkt ett fel i position. Antennernas positioner måste också vara exakta.
Geometrin är lika viktig. När stationerna står på rad skär kurvorna varandra i en spetsig vinkel, och ett litet fel flyttar skärningspunkten flera kilometer. Stationer runt omkring flygplanet ger en skarp skärningspunkt. När MLAT inte fungerar någonstans är skälet därför oftast enkelt: för få mottagare i närheten. På morgonen den 1 oktober saknade 59 av de 158 anslutna stationerna fortfarande en granne som hörde samma flygplan.
Sidan om stationsnätverket visar därför var dagens stationer skulle räcka, och ger två sorters råd: antingen saknas det stationer, eller så finns det tillräckligt många och det saknas en på motsatta sidan.
Vi tänkte också på att ägare kan skriva fel. En station vars antennposition inte stämmer med verkligheten skulle dra snett varje skärningspunkt den bidrar till. Vi plockar bort den ur beräkningen, ägaren får ett mejl om hen har ett konto hos oss, och stationen förblir ansluten – så ser vi direkt när positionen är rättad och tar in den igen.
En ren linje mitt i störningen
Pilotdriften började den 7 september, den reguljära driften den 14 september. Uträknade positioner ritar vi på spåret som ihåliga pärlor, så att det alltid syns vad flygplanet rapporterade själv och vad vi har räknat fram.
Den 13 september rapporterade en Airbus över Ungern en position som inom fem minuter hoppade nästan fyrahundra kilometer in i Rumänien och tillbaka. Under samma minuter bildade över nittio positioner från våra stationer en sammanhängande linje i normal marschfart. På kartan vinner linjen i ett sådant läge. Flygplanet hjälper till själv: det signalerar när det inte litar på sin egen position, och har våra stationer en färsk beräkning i det ögonblicket tror kartan på stationerna.
Farten hanterar vi lika försiktigt: en stund efter att ett uträknat flygplan har dykt upp igen lämnas fartfältet tomt. Det är bättre än motsatsen: en Cessna som flyger i omkring 150 km/h skulle annars komma tillbaka efter ett kort glapp i datan med ett jetplans fart.
Den första stationen i en region har ingen trasig klocka. Den har bara ingen granne än.