本文来自微信公众号：GQ报道 （ID：GQREPORT），作者：梁静怡、刘楚楚、王焕熔、肖薇薇、乔雨萌，编辑：李纯，题图来自：视觉中国
3月21日，东方航空公司MU5735航班执行昆明－广州任务时，在广西梧州市上空失联并坠毁。机上载有乘客123人，机组人员9人。截至发稿前，事故的起因尚未查明，搜救人员已发现部分飞机残骸、遇难者遗体与物品，并寻获一部驾驶舱话音记录器。
一架飞机上有两个黑匣子，一个是驾驶舱语音记录器，另一个是飞行数据记录器。黑匣子解答的是人们最关心的“飞机是怎么出事的”的问题。大部分空难的事故调查需要数月甚至数年才能完成。东航事故发生后，我们回顾了历史上几十起空难，采访了机长、飞行签派员、机务等航空工作人员，想弄清楚黑匣子在空难调查中所起的作用。为什么有了黑匣子，空难调查依然如此复杂而漫长？更重要的是，如何避免类似的事故再次发生？
没有黑匣子，空难可能变成永远的谜团
东航MU5735坠毁的地点在梧州藤县琅南镇莫埌村附近的山谷。3月22日，梧州开始下雨，山谷三面环山，山路泥泞，加大了搜索难度。除了寻找失联人员和飞机残骸，另一个目标是寻找黑匣子。天气增加了额外的风险，如果爆炸导致黑匣子破损，那么黑匣子在水中浸泡的时间越长，数据损坏的可能性就越大。
3月23日下午，一个布满黄泥、圆柱状的设备在泥地里被找到，国家应急处置指挥部称，这是两个黑匣子中的一个，外观破损严重，初步判定为驾驶舱语音记录器，已被连夜送往北京译码。截至发稿前，还有一个黑匣子尚未找到。黑匣子包括驾驶舱语音记录器和飞行数据记录器。最大的作用是用于调查航空事故，为了方便寻找，黑匣子的颜色多为鲜橘色。
在事故现场找到的黑匣子。来源：央视新闻
很多重要的信息都藏在黑匣子里。2004年，包头空难，东航5210号班机坠毁于包头市内的南海公园内，黑匣子记录了飞机坠毁前机长语气急促的声音，怎么回事，怎么回事，怎么办。2005年，安全监管总局事故调查组认定这是一起责任事故，飞机在包头机场过了夜，起飞前没有进行除霜，可能导致机翼污染，飞机离地后在没有出现警告的情况下失速，并迅速坠毁。
在一篇《737-800机型、黑匣子、事故和原因》的文章中，资深机长陈建国写道，全球航空业发展到今天，以波音737型为例，平均每1.5秒就有一架波音737飞机起飞，任何时候都会有50万名旅客乘坐2900架737飞机在空中飞行。737系列中，一共发生过100多起全机损毁的事故。如果没有黑匣子，关于空难前的一切可能变成永远的谜团。
黑匣子是飞行员可靠的陪伴者。林放是一名有着8年飞行经验的机长，平均一年飞行700小时。每次航班前，他会提前一个小时上机对着清单，做飞前检查。他从未摸过黑匣子。在飞机发动机启动的那一刻，几乎同时，黑匣子就开始工作了。驾驶舱语音记录仪会把机组的对话、喝水、抑或天气的雷雨声收入其中，随着飞行时间推移，黑匣子像磁带一样，新的数据会不断覆盖掉原来的数据。
林放说，测试时，若是语音记录仪正常，则每隔四秒会出现“bi”的一声，“像一台老式收音机”。而飞行数据记录器采集的参数从 8 种到上百种，飞机的高度、速度、航向、姿态，能反映飞机操纵、发动机等系统工作状况参数都被记录其中，时长从 30 分钟到数百小时。这轮不到飞行员测试，飞机可理解为一台大型精密仪器，一次运行会有成千上万个步骤，飞机的自检系统负责检查，出问题会弹出警示。
“若（飞行数据记录器）真的出现故障，意味当天不适航，就要换飞机了。”林放说。张全在国内一家航空公司做飞行签派员，管理飞机排班、起飞和落地。他解释，飞机落地后，机务工程师做航后检查，黑匣子里面的数据才会被传输到其他设备。可能飞行一天后，也可能需要几天，地面工作人员才能听到驾驶舱内的录音。
而一旦飞机失事，这个记录系统就成为最直接的事故分析依据。张全说，飞机一旦出现意外情况，机长需要第一时间控制住飞机，将紧急情况通报出去，与地面取得联系，获取相应的支援，尽最大可能确保安全着陆。当通讯失效，只能依靠机长的决策。张全说：“只有黑匣子知道，最后的30分钟里，驾驶舱里发生了什么”。
黑匣子的秘密：不可置信、绝望与为时已晚
机长林放用福尔摩斯探案来类比解密黑匣子的过程，“当你排除了不可能的情况，剩下的不管多么难以置信，都是事实。”
2014年，马航MH17客机从阿姆斯特丹飞往吉隆坡，在乌克兰和俄罗斯边界处坠毁。荷兰安全署的空难调查组赶赴乌克兰，由于俄乌双方的战火已经在东乌地区持续了四个月，他们被乌克兰政府拒绝进入现场。之后，调查人员小心翼翼地排除了每个可能性，包括天气和机械故障。
最终，黑匣子带来了突破性的进展，录音在飞行员说完“我们就要到俄罗斯了”这句话后，突然停止，而在声音结束前，出现了两个异常的波动。调查人员发现，异常的声音来自机长正前方，这意味着，事故原因来源于飞机外部。
后来，他们通过分析飞机残骸，找到了一种俄式导弹的碎片。调查获得了梦寐以求的突破，飞机是被导弹击中坠毁的。如果黑匣子能破译成功，或许可以还原真相，也能避免类似事故再次发生，起到对现有的安全隐患的排除作用。
2018年10月，印尼狮航的一架波音737 MAX飞机从雅加达飞往邦加槟港，在起飞后12分钟，坠入海面，造成189人死亡。半年后，2019年3月，同一机型，同一悲惨事件也降临在埃塞俄比亚航空公司的一架飞机上，它起飞大约6分钟后失事，机上157人死亡。
这两起事故发生在起飞地不远，黑匣子的寻找没有花太长时间。黑匣子记录了事故的导火索——飞机上一个新安装的“MCAS”系统。这是个自动调节飞机倾角的系统，当飞机检测到仰角过大时，会自动让机头下俯。飞行员就算手动拉起机头，五秒后它又会自动重复降低机头。
这两架飞机在起飞后不久，都出现了失速和机头下坠的情况，飞机系统判定飞机处于失速状态，并已自动启用配平系统。即使机长人为干预，也无法避免飞机坠毁。埃航的黑匣子的录音显示，坠机前的最后时刻，绝望的飞行员喊道，“拉高！拉高！”事发后，全球掀起了该机型的停飞潮，历时多年的调查最终确定，是配平系统的重大缺陷引发了空难。
集结的遇难者家属。
来源：纪录片 《一落千丈：波音大调查》
人为因素也能从黑匣子中找到蛛丝马迹。1997年，胜安航空185号班机因超高速俯冲发生事故，机身在空中解体。起初，调查人员怀疑是方向舵卡死故障，5天后，他们从地下挖出完好的黑匣子，却发现黑匣子没有记录飞机坠毁前几分钟的数据。黑匣子最后的声音，是机长朱卫民离开座椅时，安全扣弹开掉落的“卡擦”声。最初人们怀疑是电路短路，但即便短路，黑匣子仍会记录一段时间。结合对机长的调查，调查组认为，两个黑匣子是因为被人为地拔出断路器而关闭的，这是机长的一次自杀事故。
我们听取了十几个事故发生时保存在黑匣子的录音，在这些录音中，你很少会听到惨叫声，在绝大多数情况下，直到最后一刻，飞行员都在努力挽救所有人的生命。由于问题总是来得非常突然，有的飞行员一直不清楚问题出在哪儿，就这样失去了决策的黄金时机，也有飞行员直到最后几秒才发现症结，却为时已晚。
飞行员往往一开始音量温和，直到确信事故不可避免，才会发出不可置信的惊叫。这些录音展现了危机的起伏不定，难以预测，你能看见遇到危险时，人会做出的选择，以及在面对一个庞大而复杂的机器时，个体的挣扎和绝望。
为什么黑匣子难以革新？
黑匣子的诞生源于空难。它的发明者是澳大利亚人戴维·沃伦，一个空难受害者。1934年，戴维·沃伦的父亲因空难去世，一架带有四个引擎的小飞机从澳大利亚南部的塔斯马尼亚起飞，前往墨尔本，飞机坠入大海，机上9位乘客和2名飞行员全部遇难。父亲的尸体也沉入海底，再无踪影。这是澳大利亚最早的大规模空难。
当时戴维只有9岁，他迫切地想知道：飞机为什么坠落？父亲去哪儿了？飞机上没有任何记录设备，没有人能给他一个答案。戴维后来在墨尔本航空研究所工作。1952年到1954年，英国哈维兰航空公司生产的“彗星”号接连发生了6架飞机坠毁事件，99名乘客遇难。
一位小组成员在研讨会时猜测，最新一起坠机事件或许是因为飞机被劫持。戴维灵光一现，如果真的有劫匪，在飞机上放一个录音装置就可以留下证据。他做出了黑匣子的雏形，那是一个能储存4个小时飞行员通话语音和飞行数据的钢制盒，最初的飞行数据被记录在钢丝的震动频率中。2010年7月，戴维·沃伦去世。在这个85岁老人下葬的棺木上，印了一行字，“Flight Recorder Inventor: Do Not Open.（飞行纪录仪发明者：不要打开）”。
随着技术发展，黑匣子的存储介质和记录性能都不断进化。黑匣子越来越坚固。举个例子，现在的黑匣子可以在温度高达1100度的大火中炙烤一小时也安然无恙。第一代的黑匣子仅能记录航向、高度、空速、垂直过载和时间等5个飞行参数，误差较大——1991年，一架美国联合航空公司的波音737飞机，降落时坠毁于机场空地上，它的黑匣子最终只显示了5个最基本的参数，不足以让调查人员判断事故原因。
美国联邦航空管理局（FAA）规定，2002年8月19日后制造的飞机黑匣子至少需要记录88个参数。如今，参数发展到几百个乃至上千个，记录时长也成倍地增加，可以记录25小时的飞行数据和2到3小时的驾驶舱语音数据，正副驾驶员、观察员，只要是驾驶舱里的声音都能被录下来。
2017年，一种抛放式黑匣子亮相巴黎航展，它的体积更小，录音记录时间更长，由2小时升级为25小时，弹射式的功能便于海上搜寻。这款黑匣子投入应用的范围有限，抛放型黑匣子对不跨海飞行的航班作用很小。但在展会上，这个精巧的橙色盒子比新型飞机更引人注目，外壳也印着一行字：“Flight Recorder.Do not open.（飞行记录仪，不要打开）”。
新型抛放式黑匣子。来源：AIRBUS网站
在采访中，张全提到，一种现实的情况是，黑匣子找到了，也获得了数据，但短时间内很难找出事故原因。大部分事故调查需要数月甚至数年才能完成。“收集汇总各方面的数据最花时间，至于分析事故原因，就像科学研究，调查专家想到一个可能，然后去找证据验证，很难知道什么时候有结果。”张全说。
纪录片《解构飞行》中，研究人员把驾驶语音记录器连接到专业设备上，操作稍有不慎，就会导致音频失真或者文件丢失。最难破译的是飞行数据记录器，25个小时的数据需要转换为工程数值，比如气压、高度、航向、运动轨迹等等，再转换为图像。这其中，任何一个数据都有可能成为关键的线索。黑匣子逐渐暴露出它的局限性。破坏力超过黑匣子承受极限的例子并不少见。这取决于飞行高度和地面结构，地面上，水和岩石的冲击会比植被和沼泽的冲击来得大。
尽管黑匣子在设计时就考虑了高温、高压、密闭等各种环境，但不能保证在所有环境中完好无损。 寻找黑匣子的过程向来十分困难，飞机坠落有可能在任何一个地方，高山、冰川、大海、森林，是资金和人力的拉力战。有600多名武警、消防、民兵加入了此次搜寻东航MU5735黑匣子的行动。1985年，美国东方航空一架飞机坠毁在海拔6000多米的伊利马尼山，当时，美国官方搜寻不久后就放弃了。
多年后，两名登山爱好者在自发训练半年后，冒着生命危险，登上雪山找到了疑似黑匣子的物体，带了回去。结果经研究人员发现，他们辛苦找到的只是黑匣子的支架与一个私人磁带，对解码没有任何帮助。
另一个原因是，尽管黑匣子有定位功能，但定位的效率有限。在陆地上，它可以发射无线电，受限于功率，发射范围有限，一旦埋入土中，信号会极大削弱。当黑匣子掉入水中时，可以触发“水下定位信标”超声波，但信号发射有误差，也只能确定大概位置。有时，黑匣子的打捞耗费了巨大的人力物力。
2009年法国航空公司的一架载有228人的飞机在大西洋上空突然离奇消失，它没有发出任何求救信号，也没有目击者，这在当时被认为是最神秘的一起空难事故。调查员花费了3000多万欧元用于打捞黑匣子。直到2011年，才将两个黑匣子全部找到，确定这是一起因飞行员操作失误引起的空难。
此外，即便功能有所完善，黑匣子还是不能阻止空难的发生，仍然只能扮演“事后诸葛亮”的角色，且破译过程漫长、艰难、充满不确定性。如今黑匣子的基本原理和1950年代初戴维·沃伦的发明思路相比，没有太大的变化。
法航447空难遇难者家属纪念碑石。
来源：纪录片《Air France Crash》
我们不得不回答这样的问题，为什么黑匣子一直难以革新？或者说，除了黑匣子，航空业还有别的选择吗？2014年马航MH370失踪，至今仍是一个谜，这次事故带来了关于改进黑匣子的讨论。有的专家建议将黑匣子的数据进行云储存，如果数据能实时传输到地面，就不必再苦于寻找和破译黑匣子。
实际上，云储存是一个“呼声很高、难度很大”的技术，实际执行很难。它对飞机的技术革新提出了很高的要求，比如事故发生时，通讯极有可能先行断开，比如关键数据可以实时传输，但数据大小受限。飞机设备的更新换代十分缓慢。跟飞机上不能上网是同样的道理，飞机的互联网技术显得十分古老。
张全说，即使最新的空客A350飞机也只能接收3G信号，有的老飞机连U盘插口都没有。这一方面是出于安全的考虑。在航空业，一般认为，老技术比新技术稳定，只有当一个技术成熟多年才会考虑用到飞机上。飞机的设计周期在5年起，使用寿命是20年以上，加上生产周期，现在使用中的飞机技术落后至少十年。
成本也是一个阻碍，飞机改装费用太高了。在航空业，技术的推动需要更强大的动力。张全记得，马航370空难发生后，因为找不到飞机与黑匣子，政府要求每隔15分钟必须能够获取飞机的高度、经度、纬度、速度数据。这样，飞国际航班的飞机才安装了卫星电话，确保在任何地方都可以联系上。
如今，全球大部分黑匣子都被各国军方采购，而商用飞机则基本上被空客和波音垄断。在一定程度上，大公司的利益决定了黑匣子是否做出革新。“像波音、空客这样的大生产商，基本处于垄断地位，他们改进的动力其实挺低的。”张全说。当然，解析黑匣子是一种手段，但不是唯一的方式，黑匣子译码组只是空难事故调查组中的一个组别。一位译码员曾说：“在事故原因真正水落石出前，并不能判断黑匣子信息的作用能够占到1％还是100％。”
复杂的空难调查
张全向我们介绍了空难事故的调查流程：从寻找黑匣子，请生产厂家或专家解码数据，收集飞机出事前的状态数据，与飞机起飞前后的空管部门、机场地面的数据，综合比对，由专家团队分析可能的原因，并找到证据证明。这是一个提出假设，再运用海量调查证明其可能性的过程。最后的结论需要经过政府、航空公司、机场的多方认定。
而即便找到了空难的直接原因，这也远远不是终点，这些原因的背后往往暗示了更大更复杂的问题。正如纪录片《空中浩劫》拍摄的航空专家所说，“做任何调查，将矛头指向一个人并不难，但我们必须查出意外为何发生，以及如何避免意外再度发生”。
1990年，英航5390航班，飞机飞到指定高度，机长刚松开腰部安全带，驾驶室一块挡风玻璃突然脱落。机长因气流冲击上半身被卷到窗外失去意识，最后由副驾驶开飞机迫降南安普顿。事后，专家很快发现，原因是因为前一夜飞机检修时，值班维修技师没有参考飞机检修手册和仓管的建议，使用8D的螺丝，而是在昏暗中靠肉眼选择了比原螺丝小1/200的螺丝。
1990年，英航5390航班空难，螺丝的对比。
来源：纪录片《空中浩劫》
这是一个低级错误，但调查组发现这样的操作是常态。机场的工作量超负荷，维修技师压力大，只能在夜间抓紧工作，速战速决，否则根本不可能完成任务。因此，最后调查结果认为伯明翰国际机场也有责任，这不仅是维修师个人的问题，指向的是整个飞行的安全系统。
在中国，2004年的包头空难，导致事故的最大可能性是飞机起飞前，没有进行除霜导致机翼污染，调查组认为，东航云南公司在日常安全管理中存在薄弱环节，东航公司负有一定的领导和管理责任。12名责任人受党纪、政纪处分。
除了飞行系统的管理问题，有的空难事故指向更复杂的伦理问题。2015年，德国之翼航空9525号发生空难，黑匣子很快被找到，原因是副驾驶卢比茨因精神病性抑郁症发作，丧失真实感，他把机长锁在驾驶舱外，最后带着机上149人自杀式坠机。后来，多家航空公司要求，飞机驾驶舱始终必须有两名机组人员在场。
调查员在副驾驶卢比茨房间找到撕碎的病假单。
来源：纪录片《空中浩劫》
在空难前几个月，卢比茨精神状况就有问题了，他觉得自己要失明，可能前程尽毁，尽管他的眼睛很健康。调查员在卢比茨的房间找到了撕碎的病假单，他看了41位医生，医生建议他暂停工作，接受治疗。但这些医生没有一位联系过航空公司。
一位在空难中丧失女儿的父亲说道，“明明医生知道凶手的精神状况，却没有一个人出手阻止。”这次空难引起了关于公民隐私和医疗制度的讨论，公共安全和个人隐私形成博弈。在德国法律中，如果医生泄露病人隐私，会受到指控。
东航3·21空难事件后，林放告诉我们，原本疫情之下，航空公司的经营状况就受到冲击。据《中国民航报》报道，3月22日，民航中南管理局紧急召开航空安全会议，立刻开展安全大检查，全面排查整治安全隐患。林放说，民众对航空行业的信任需要一点一点重建。
3月23日，他飞完了三个小时的航班。他提醒自己，要保持平常心，也要安抚民众。空难发生后，在给旅客广播时，他会刻意把语速放慢，说得再清楚一些，声音更自信一些。他希望制造一种一切照旧的气氛。飞行时，尽量避免颠簸，同时感觉到管制员的反馈更及时了。他们心照不宣地互相帮助，希望度过这段艰难的时期。
（应受访者要求，林放、张全为化名。感谢资深机长陈建国对本文的帮助，张峰、杜梦薇对本文亦有贡献。）
参考资料：
纪录片《空中浩劫》，国家地理
纪录片《法航447失踪之谜》，经典人文地理
纪录片 Air France Crash
纪录片《一落千丈：波音大调查》
包头空难事故报道，新华社/中新社/京华时报
《东航坠机事件 悲情MU5210》，南方周末
纪录片《解构飞行》，CCTV-发现之旅频道
《解密“黑匣子”：黑匣子发展历史及如何定位打捞》，中国航空报
《精通波音737》，西安交通大学出版社
本文来自微信公众号：GQ报道 （ID：GQREPORT），作者：梁静怡、刘楚楚、王焕熔、肖薇薇、乔雨萌，编辑：李纯
