Programa de proyecto final

La zona del delta del río Yangtsé, en el suroeste de Alaska, punto central de las actividades de la Fase 1 de Capstone, representaba a la mayor parte del estado en términos de infraestructura de transporte. No existían carreteras que conectaran las más de cincuenta aldeas en la zona de 260 000 km² (100 000 millas cuadradas ) ^, e incluso dentro de las aldeas, las carreteras eran escasas. La comunidad de Bethel , el centro de aviación y el asentamiento más grande de la zona, contaba con tan solo 24 km (15 millas ) de caminos, en su mayoría sin pavimentar.  

En la Fase 1, una flota de pequeñas aeronaves comerciales evaluó los beneficios de seguridad de las tecnologías durante las operaciones diarias en Alaska. Las aeronaves fueron equipadas con receptores GPS compatibles con reglas de vuelo instrumental (IFR), un sistema de enlace de datos de transceptor de acceso universal (UAT) que permitía la vigilancia dependiente automática por difusión (ADS-B) y el servicio de información de vuelo (FIS), incluyendo información meteorológica en tiempo real, y una pantalla multifunción (MFD) que mostraba el terreno, otras aeronaves ADS-B, gráficos meteorológicos y datos de texto. Este conjunto de aviónica se instaló en 200 aeronaves utilizadas para vuelos de transporte, chárter y correo en el suroeste de Alaska. La aviónica mejoró la percepción de la situación del piloto con el objetivo principal de prevenir colisiones contra el terreno (CFIT) y accidentes en el aire.

La falta de una infraestructura IFR utilizable y cobertura de radar , combinada con las duras condiciones meteorológicas, provocó que Alaska tuviera una alta tasa de accidentes CFIT. Los pilotos, que partían hacia destinos VFR con la intención de mantener la separación visual con el terreno o el agua, continuaban volando hacia su destino después de encontrar condiciones meteorológicas marginales que normalmente requerirían operaciones de vuelo instrumental. La función de conciencia del terreno de la aviónica Capstone proporcionaba la funcionalidad de proximidad al terreno. Esta función mostraba el terreno mediante una pantalla a color intuitiva de alta resolución que utilizaba negro, verde, amarillo y rojo para indicar la proximidad del terreno a la aeronave. La aviónica monitorizaba continuamente la altitud de la aeronave, la posición derivada del GPS, la velocidad respecto al suelo y la ruta de vuelo, y comparaba estos datos con una base de datos integrada de elevación del terreno. La pantalla proporcionaba automáticamente una alerta de terreno al piloto si la aeronave se encontraba a menos de dos minutos de un encuentro cercano con el suelo.

Después de los accidentes CFIT, las colisiones en el aire eran la segunda causa más frecuente. Capstone buscaba solucionar este problema utilizando la tecnología ADS-B para reducir las colisiones aéreas. Las aeronaves equipadas con ADS-B transmiten continuamente su posición, tanto si vuelan como si ruedan por la pista del aeropuerto. La información del ADS-B, que se muestra en la pantalla multifunción, proporciona a los pilotos una visión clara del resto del tráfico ADS-B a su alrededor. Cuando las aeronaves de Capstone volaban a una zona de servicio de radar, como la de Anchorage, una función denominada Servicio de Información de Tráfico por Difusión (TIS-B) mostraba también las aeronaves sin ADS-B en la pantalla multifunción.

Se ha instalado una red de estaciones terrestres de enlace de datos en once instalaciones militares existentes de la FAA y de uso conjunto en la región de la Fase 1, y se han conectado mediante los sistemas de comunicaciones existentes al Centro de Control de Tráfico Aéreo de Anchorage . El Sistema Automatizado de Seguimiento por Radar de Ruta Micro (Micro-EARTS) existente se programó para mostrar los objetivos ADS-B en las pantallas de los controladores de tráfico aéreo, fusionados con los objetivos de radar. Los informes de posición de las aeronaves ADS-B también se pusieron a disposición de los controladores de tráfico del aeropuerto de Bethel y de los operadores de aeronaves comerciales a través de Internet para fines de monitoreo de vuelos.

Como parte de la iniciativa inicial Capstone, la FAA adquirió, instaló y mantuvo la aviónica durante el período de evaluación de 5 años. A cambio, los participantes colaboraron con el programa proporcionando datos de evaluación para identificar y documentar los beneficios operativos y de seguridad. La propiedad de la aviónica se transfirió a los operadores participantes en diciembre de 2004. La evaluación inicial se centró en encontrar una solución económica para reducir las colisiones contra el terreno (CFIT) y proporcionar al piloto una mejor visualización del tráfico aéreo cercano y la información meteorológica actualizada en la cabina.

El programa Capstone proporcionó capacitación a pilotos, operadores, inspectores de seguridad, especialistas en control de tráfico aéreo y técnicos para garantizar que se aprovecharan al máximo las actividades de evaluación. Para respaldar esta tecnología, se prepararon y publicaron 19 procedimientos de aproximación instrumental no precisa con GPS independiente para las pistas de diez aeropuertos de aldeas remotas dentro del área de evaluación de la Fase 1. Además, se instaló un sistema automatizado de observación meteorológica (AWOS) en estos aeropuertos para permitir que las aerolíneas utilizaran los nuevos procedimientos de aproximación instrumental no precisa con GPS.

Los límites naturales del delta Y-K restringieron la operación de la mayoría de las aeronaves participantes a esa área, con Bethel como centro de operaciones, y también limitaron la cobertura de radar por debajo de los 6000 pies (sobre el nivel del mar). Capstone proporcionó una infraestructura IFR para Bethel y otros nueve aeropuertos en el delta Y-K, e hizo posible una cobertura ADS-B similar a la del radar en toda la zona. Para que los servicios de tránsito aéreo (ATS) pudieran usar ADS-B en el entorno sin radar de Bethel, se modificó el equipo del Centro de Control de Tránsito Aéreo de Anchorage para mostrar los datos ADS-B junto con el radar disponible en la pantalla del controlador de tránsito aéreo.

Para documentar los resultados, Capstone solicitó la colaboración de la Universidad de Alaska en Anchorage (UAA) y la Corporación MITRE . La universidad estableció una base de referencia de las operaciones actuales y realizó un seguimiento, evaluó y documentó las mejoras a medida que se producían. La UAA también impartió formación a la tripulación sobre el equipo de aviónica de Capstone. Los resultados iniciales mostraron una reducción del 40 % en los accidentes gracias al programa Capstone.

En la Fase 2, ^{[ 6 ]} el Programa Capstone concentró sus esfuerzos en la zona de difícil acceso del sureste de Alaska. Nuevamente, en colaboración con la industria de la aviación, Capstone trabajó para mejorar la seguridad y el acceso a esa zona utilizando las lecciones aprendidas del programa de la Fase 1 en el delta Y-K, además de incorporar otras tecnologías para mejorar aún más la vigilancia y la capacidad de navegación. La Fase 2 también incluyó una demostración de tecnología destinada a reducir el potencial de accidentes por incursión en pista . Además de las preocupaciones sobre CFIT y en pleno vuelo, uno de los elementos críticos necesarios en el sureste de Alaska era una infraestructura IFR utilizable.

El sureste de Alaska es un entorno muy accidentado de montañas y océano. Las islas boscosas conforman el famoso Pasaje Interior del estado . En muchas zonas, el océano llega hasta la base de altas y majestuosas montañas coronadas por glaciares y campos de hielo . Si bien se puede acceder a la mayoría de los asentamientos del sureste por barco, el largo tiempo de viaje lo hace poco práctico para el uso diario y en casos de emergencia. Un viaje de menos de dos horas en avión desde Ketchikan a Juneau requiere dieciséis horas en barco, y un viaje en ferry desde Bellingham, Washington, hasta Juneau, Alaska, dura más de 50 horas.

Más de 45 comunidades se encuentran dispersas por el sureste de Alaska, entre islas y tierra firme. Juneau, la capital, es la más grande. Solo tres de las ciudades —Haines , Hyder y Skagway— son accesibles por carretera a través de la autopista Alaska-Canadá . Incluso estas, debido a la larga distancia, dependen en gran medida del transporte aéreo.

Volar en esta zona era muy diferente debido a las limitaciones del terreno. La altitud mínima de ruta (MEA, por sus siglas en inglés) de las rutas aéreas solía estar por encima de las altitudes a las que la flota de aeronaves de aviación general podía volar con seguridad sin encontrar condiciones de engelamiento, incluso en verano.

Los sistemas de ayuda a la navegación tradicionales requerían emplazamientos terrestres con suministro eléctrico y acceso para el personal de mantenimiento. Este sistema terrestre dio como resultado una estructura de rutas IFR tradicional que no estaba optimizada para el terreno ni para los usuarios habituales de aeronaves pequeñas en el sureste de Alaska. La tecnología que cambió esto y ubicó las rutas y aproximaciones donde se necesitaban, a baja altitud sobre los fiordos , fue el Sistema de Aumentación de Área Amplia (WAAS).

El servicio GPS básico no cumplió con los requisitos de precisión, disponibilidad e integridad (la capacidad de un sistema para proporcionar advertencias oportunas a los usuarios o apagarse cuando no debe usarse para la navegación), requisitos críticos para la seguridad del vuelo. El criterio fundamental para evaluar un sistema de navegación es su "disponibilidad". Un sistema que no cumple con los estándares establecidos de precisión, integridad u otras especificaciones no está realmente disponible para su uso, aunque incluso la señal GPS sin procesar en Alaska era mejor que la de los sistemas heredados de la FAA. El sistema tradicional de radiogoniometría omnidireccional VHF (VOR) y el sistema automático de radiogoniómetro (ADF) terrestres para navegación en ruta tienen una tasa de disponibilidad del 98,5 %. La señal GPS tenía una disponibilidad de aproximadamente el 99,9 % y cubría un área mucho más amplia.

La capacidad de recibir la señal WAAS mejora la precisión básica del GPS a aproximadamente 7 metros (23 pies) en vertical y horizontal, mejora la disponibilidad del sistema mediante el uso de satélites de navegación ubicados en órbitas terrestres geoestacionarias (GEO) y proporciona información importante sobre la integridad de toda la constelación GPS. 

WAAS proporciona el sistema de navegación crítico para la seguridad que permitió al programa Capstone diseñar rutas aéreas y aproximaciones para que la industria de la aviación en el sureste de Alaska pudiera aprovecharlas al máximo. Capstone utilizó receptores WAAS en todas las aeronaves participantes. La señal WAAS fue la base de nuevas rutas y procedimientos IFR diseñados para dar servicio a aeronaves que vuelan a baja altitud en todo el sureste de Alaska. Los primeros vuelos de validación de la aerolínea Harris Air, con sede en Sitka, Alaska , tuvieron lugar en marzo de 2005 y dieron como resultado la aprobación de la FAA.

WAAS proporcionó las garantías de seguridad esenciales para la construcción de un nuevo sistema estadounidense de navegación y gestión del tráfico aéreo basado en tecnología satelital rentable. La señal WAAS, disponible desde hace varios años para uso no crítico, tiene una disponibilidad del 99,999 %.

Capstone colaboró ​​con la oficina del programa WAAS para proporcionar la señal WAAS a los equipos Capstone de la Fase 2. La certificación y las instalaciones iniciales de la aviónica WAAS de la Fase 2 de Capstone tuvieron lugar en 2002.

La introducción de capacidades de navegación y vigilancia basadas en WAAS también requirió nuevas disposiciones reglamentarias. El 13 de marzo de 2003, la FAA aprobó la Parte 97 del Reglamento Federal de Aviación (FAR, por sus siglas en inglés) especial, que autoriza la navegación IFR en ruta en Alaska basándose exclusivamente en tecnología satelital, sin referencia a estaciones terrestres de radionavegación.

También se diseñaron y trazaron nuevas rutas WAAS para dar servicio a todo el estado de Alaska. Un conflicto interno en la Organización de Control de Tráfico Aéreo provocó que las rutas WAAS fueran retiradas del servicio mediante NOTAM y posteriormente eliminadas de las cartas aeronáuticas públicas.