GBAS: O
sucessor do ILS
Desde que o ILS - Instrument Landing System foi introduzido na aviação, em 1940, solucionou-se o até então intransponível problema de executar pousos seguros em condições marginais de visibilidade.
Baseado em vários equipamentos de rádio-auxílio e visuais, o ILS demonstrou ser seguro, eficaz e fácil de utilizar, tanto que imperou, por mais de sete décadas, nos principais aeroportos do mundo inteiro, e ainda impera.
Legenda:Uma das
primeiras cartas de pouso por ILS (1940)
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Todavia, o ILS está longe de ser
perfeito. Seu principal componente, o Localizador, uma antena que
transmite um sinal direcional de rádio em VHF (Very High Frequency),
embora seja altamente preciso, está sujeito a interferências de ondas em VHF
emitidas de transmissores "piratas". A tecnologia de transmitir em
VHF é facilmente acessível, e qualquer estudante de ensino médio, um pouco mais
habilidoso, consegue construir um transmissor, em sua própria casa, gastando
muito pouco dinheiro. Isso representa um risco considerável para um piloto que
depende fundamentalmente desse sinal para chegar, praticamente às cegas,
alinhado à pista de pouso.
Legenda:Antenas de Localizador de ILS
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O ILS é, também, um equipamento muito
dispendioso, e que exige amplas áreas livres (o chamado "gabarito de proteção")
ao redor da pista e da área de aproximação, para evitar o risco, bastante
elevado, dos sinais se refletirem em um obstáculo e se transformarem
em "sinais fantasmas" para as aeronaves.
Sem melhor opção, há mais de setenta anos, o ILS equipa a grande maioria dos aeroportos internacionais e de maior movimento comercial. Seu alto custo e sua exigência por espaço físico livre, no entanto, limita ou impede sua aplicação em aeroportos menores ou com restrições de gabarito causados por topografia, construções ou interferência do tráfego de outros aeroportos nas vizinhanças.
Através dos anos, diversas tecnologias foram aplicadas para tentar superar ou, pelo menos, melhorar o ILS, utilizando sinais em micro-ondas (MLS (Microwave Landing System), por exemplo , mas nenhuma dessas tecnologias chegou sequer a ameaçar a supremacia absoluta do ILS, e foram aplicadas, eventualmente, somente em alguns aeroportos muito problemáticos, ou então de modo puramente experimental.
Sem melhor opção, há mais de setenta anos, o ILS equipa a grande maioria dos aeroportos internacionais e de maior movimento comercial. Seu alto custo e sua exigência por espaço físico livre, no entanto, limita ou impede sua aplicação em aeroportos menores ou com restrições de gabarito causados por topografia, construções ou interferência do tráfego de outros aeroportos nas vizinhanças.
Através dos anos, diversas tecnologias foram aplicadas para tentar superar ou, pelo menos, melhorar o ILS, utilizando sinais em micro-ondas (MLS (Microwave Landing System), por exemplo , mas nenhuma dessas tecnologias chegou sequer a ameaçar a supremacia absoluta do ILS, e foram aplicadas, eventualmente, somente em alguns aeroportos muito problemáticos, ou então de modo puramente experimental.
Legenda:Satélite de GPS |
A introdução dos sistemas de navegação
por satélite, a partir da década de 1990, trouxe grande precisão à navegação
aérea. Hoje, a Aviação Civil emprega um sistema de navegação global por
satélite, o GNSS (Global Navigation Sattelite System), atualmente baseado
em dois sistemas militares de navegação, o americano GPS (Global Positioning System)
e o russo Glonass (Global Navigation Sattelite System).
Os sistemas de navegação por satélite são extremamente precisos, mas também possuem suas limitações. Devido à sua origem militar, sua precisão total está restrita aos usuários militares que os criaram. As frequências de precisão dos satélites são codificadas e só podem ser utilizadas pelos militares. Os usuários civis, portanto, acabam arcando com problemas como a refração dos sinais dos satélites na atmosfera e a interferência ionosférica, que reduzem a precisão dos equipamentos.
Os erros causados pela refração e pela interferência ionosférica podem ser pouco importantes na navegação horizontal, mas são críticos quando se trata de navegação vertical. Os satélites, quando captados, em número suficiente, pelos receptores, podem dar uma posição tridimensional para as aeronaves, em termos de latitude, longitude e altitude. Os maiores erros do sistema referem-se, geralmente, à altitude, o que invibiliza, na prática, os sistemas de aproximação e pouso de precisão baseados exclusivamente em satélites.
Os sistemas de navegação por satélite são extremamente precisos, mas também possuem suas limitações. Devido à sua origem militar, sua precisão total está restrita aos usuários militares que os criaram. As frequências de precisão dos satélites são codificadas e só podem ser utilizadas pelos militares. Os usuários civis, portanto, acabam arcando com problemas como a refração dos sinais dos satélites na atmosfera e a interferência ionosférica, que reduzem a precisão dos equipamentos.
Os erros causados pela refração e pela interferência ionosférica podem ser pouco importantes na navegação horizontal, mas são críticos quando se trata de navegação vertical. Os satélites, quando captados, em número suficiente, pelos receptores, podem dar uma posição tridimensional para as aeronaves, em termos de latitude, longitude e altitude. Os maiores erros do sistema referem-se, geralmente, à altitude, o que invibiliza, na prática, os sistemas de aproximação e pouso de precisão baseados exclusivamente em satélites.
Legenda: Aproximação em condições marginais de
visibilidade
|
Qual é a solução para resolver tais
problemas? Não é tão difícil. Há muitos anos os operadores de aeronaves
agrícolas, por exemplo, têm utilizado uma tecnologia chamada DGPS, que utiliza
uma antena terrestre para simular um satélite e corrigir os seus sinais
utilizando um sinal de rádio praticamente isento de refração e
interferência ionosférica. O DGPS aumenta drasticamente a precisão do GPS,
na navegação horizontal, possibilitando, por exemplo, aplicação de defensivos
agrícolas com notável eficiência e economia.
Legenda: Processador do GBAS
|
A precisão requerida para aproximações
de precisão, com o uso de satélites, pode ser aumentada, portanto, através do
uso de uma antena em terra que simula um satélite, ou seja, um pseudo-satélite.
Outros dispositivos de segurança podem ser adicionados, para verificar a acurácia dos
equipamentos e a precisão dos sinais, necessários para garantir a segurança das
aeronaves que executam aproximações com o sistema, dentro das margens de
segurança atualmente oferecidas pelos ILS.
Legenda: Esquema do GBAS
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Quais são as vantagens do GBAS em
relação ao ILS? Em primeiro lugar, vem o custo. Instalar um GBAS é muito mais
barato que instalar um ILS, o que possibilita sua instalação em aeroportos
menores e/ou com baixa demanda de aeronaves, passageiros ou cargas. Outra
vantagem é que uma única instalação do GBAS pode ser aproveitada por todas as
cabeceiras de pista do aeroporto, e mesmo fora dele, em outros aeroportos
situados no seu entorno e dentro do alcance proporcionado pelas antenas em
terra. Finalmente, o GBAS não depende de uma única rampa reta e
perfeitamente alinhada com a pista proporcionada pelo Localizador e pelo Glide Slope do
ILS, pois a aproximação pode ser feita em curva, ou em pistas paralelas, e de
qualquer direção possível, com toda segurança.
O GBAS, aliás, não necessita das grandes áreas livres de obstáculos essenciais para o ILS, e mesmo para sistemas de menor precisão, como o VOR.
O GBAS, aliás, não necessita das grandes áreas livres de obstáculos essenciais para o ILS, e mesmo para sistemas de menor precisão, como o VOR.
Legenda: Instalação do GBAS no Aeroporto Braunschweig-Wolfsburg, Alemanha, notavelmente simples comparada a um ILS |
Um sistema GBAS consiste, basicamente, em:
1)
Quatro receptores fixos, instalados na proximidade das pistas, para receber os
dados dos satélites de navegação GNSS;
2)
Um processador computadorizado, que faz as correções do GNSS e
fornece informações já devidamente ajustadas aos procedimentos de navegação;
3)
Um transmissor em VHF (VDB - VHF Data Broadcast), também instalado
nas proximidades da pista, que transfere essas informações ao cockpit das
aeronaves, onde pode ser visualizado em um um display semelhante
ao utilizado para o ILS. Assim, o GBAS ajusta e corrige os posicionamentos
gerados pelos satélites e fornece guias verticais e horizontais aos pilotos
para as aproximações de precisão.
Legenda:Antena de VDB |
No futuro, o sistema poderá orientar
saídas padrão por instrumentos, hoje dependentes de auxílios-rádio convencionais,
e até mesmo tráfego no solo, dentro do aeródromo. Isso poderá relegar sistemas
caros e complexos, como o radar, a funções meramente coadjuvantes.
Atualmente, o GBAS encontra-se devidamente certificado pela FAA -Federal Aviation Administration e pela JAA - Joint Aviation Authority, respectivamente as autoridades aeronáuticas dos Estados Unidos e da Comunidade Europeia, e alguns aeroportos na América do Norte e na Europa já operam o GBAS. Por enquanto, o GBAS foi certificado para aproximações de precisão Categoria I, que exige teto mínimo de 200 pés e visibilidade horizontal de 800 metros, mas futuramente poderá ser certificado para Categorias II e III, cujos mínimos meteorológicos são sensivelmente menores.
Legenda: Transmissor
de VDB, em VHF
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O DECEA - Departamento de Controle do
Espaço Aéreo, do Comando da Aeronáutica, adquiriu um sistema GBAS certificado
pela FAA dos Estados Unidos, e o instalou, de forma experimental, no Aeroporto
Internacional do Galeão, no Rio de Janeiro, em 2011. Tal instalação visa
certificar o GBAS para uso nos aeroportos brasileiros, para complementar ou
mesmo substituir os ILS.
Como é um país tropical, o território brasileiro está sujeito a fenômenos de interferência ionosférica muito mais intensos que os países situados em latitudes mais altas. A instalação experimental no Galeão vai definir padrões de utilização e segurança do GBAS em latitudes baixas, em um prazo de poucos anos.
O Tenente-Coronel Aviador Ricardo Elias Consedey, Chefe da Divisão de Gerenciamento doe Navegação Aérea, do Subdepartamento de Operações do DECEA, afima: "Na nossa região, um dos principais distúrbios da ionosfera – conhecido como Irregularidade Equatorial ou Bolhas de Plasma – caracteriza-se pelo deslocamento das chamadas ‘bolhas’ de baixa ionização'; elas podem provocar atrasos no sinal do satélite, gerando erro no cálculo da posição GPS. O Brasil, como pioneiro na implementação deste tipo de tecnologia nas regiões geoequatoriais, tem o desafio de investigar o impacto dos fenômenos ionosféricos da área nos sinais de navegação transmitidos pelo GBAS. Para tanto, a estação será submetida a testes de desempenho durante o ápice do ciclo de atividade solar – que ocorrerá nos próximos anos – de modo a garantir a segurança de sua utilização”, afirma o oficial.
Como é um país tropical, o território brasileiro está sujeito a fenômenos de interferência ionosférica muito mais intensos que os países situados em latitudes mais altas. A instalação experimental no Galeão vai definir padrões de utilização e segurança do GBAS em latitudes baixas, em um prazo de poucos anos.
O Tenente-Coronel Aviador Ricardo Elias Consedey, Chefe da Divisão de Gerenciamento doe Navegação Aérea, do Subdepartamento de Operações do DECEA, afima: "Na nossa região, um dos principais distúrbios da ionosfera – conhecido como Irregularidade Equatorial ou Bolhas de Plasma – caracteriza-se pelo deslocamento das chamadas ‘bolhas’ de baixa ionização'; elas podem provocar atrasos no sinal do satélite, gerando erro no cálculo da posição GPS. O Brasil, como pioneiro na implementação deste tipo de tecnologia nas regiões geoequatoriais, tem o desafio de investigar o impacto dos fenômenos ionosféricos da área nos sinais de navegação transmitidos pelo GBAS. Para tanto, a estação será submetida a testes de desempenho durante o ápice do ciclo de atividade solar – que ocorrerá nos próximos anos – de modo a garantir a segurança de sua utilização”, afirma o oficial.
Tendo em vista o contínuo crescimento
do tráfego aéreo no Brasil, é de se esperar, em médio prazo, a certificação do
GBAS para a maioria dos aeroportos brasileiros, alguns dos quais atualmente nem
têm ILS, e que sofrem com atrasos e cancelamentos de voos por condições
meteorológicas desfavoráveis.
Origem
do Voo:
ICAO, NASA, DECEA, site Asas Brasil, NEC
ICAO, NASA, DECEA, site Asas Brasil, NEC