Uwagi odnośnie sygnału czasu w kanale IV rejestratora MARS-BM (1)

Cały szereg oficjalnych wypowiedzi (w tym przedstawicieli obu prokuratur) sugerowało w swoim czasie, że strona polska operowała jakoby na kopiach w formie taśmy magnetycznej. Stwierdzano np. że taśma ma ok. 100 m długości, a analiza 1 metra bieżącego taśmy wymaga tyle a tyle godzin czasu. "Taśma na odcinku 30 mm pofałdowana" - stwierdza ekspertyza IES-ZK Kraków. Tymczasem, jak wiadomo, strona polska nie dostała od Rosjan nawet kopii taśmy magnetycznej, na której wszystkie sygnały kanałowe byłyby względnie synchroniczne (jak w sygnale stereofonicznym, czy kwadrofonicznym). Strona polska otrzymała jedynie tzw. "zapisy", a właściwie - sygnały napięcia ODCZYTU, oddzielne dla poszczególnych kanałów rejestratora MARS i przetworzone cyfrowo w pliki w formacie WAV. W tej też formie sygnały te zostały zapisane na płycie kompaktowej CD-DVD.

Na stronie 11. (u góry) Raportu Końcowego Załącznik nr 2. Opis i analiza systemów pokładowych samolotu Tu-154M nr 101 zamieszczony został odtworzony przy pomocy programu komputerowego obraz (oscylogram) 1 paczki impulsów sygnału czasu zapisanego w kanale IV rejestratora dźwiękowego MARS-BM w przedziale czasowym 00:10:28.602 - 00:10:28.763 o czasie trwania ok. 0,16 sek.

Poniżej, na tej samej stronie, widnieje analogiczny oscylogram tego samego sygnału, przedstawiający ostatnie 18 paczek impulsów, najwyraźniej tego samego sygnału, zawartych w przedziale czasowym 00:10:19.556 - 00:10:28.057 (ok. 8,5 sek).

Wszystkie bez wyjątku obrazy przebiegów w kanale IV, jakie komisja Millera zamieściła w swoich załącznikach do raportu końcowego, mają ten sam charakter, niektóre nawet zawierają nazwę pliku dźwiękowego WAV, który aktualnie był analizowany. Jak są tego konsekwencje?

Chcąc odpowiedzieć na to pytanie, należy zacząć od tego, że podczas odtwarzania takiego pliku z płyty kompaktowej komputerowy program odtwarzający odczytuje z nagłówka pliku takie parametry, jak:
a) liczba kanałów pliku (w przypadku monofonicznego sygnału kanału IV MARS-BM = 1)
b) długość informacyjna próbki (w bajtach/próbkę = typowo 1 lub 2)
c) częstość przetwarzania (liczby próbek/sek, np. 11025 )
d) długości sektora danych (ogólna liczba bajtów danych binarnych, składających się na sygnał dźwiękowy w danym kanale).

Na tej podstawie wygenerowana zostaje na ekranie monitora skala czasowa, której punkty graniczne odpowiadają początkowi i końcowi pliku, natomiast odległość skalarna między tymi punktami - całkowitemu czasowi odtwarzania pliku, czyli wszystkich kolejnych próbek z prędkością równą częstotliwości próbkowania (przetwarzania).

Skala czasu widoczna na ekranie komputera podczas odtwarzania pliku dźwiękowego nie wskazuje zatem bynajmniej rzeczywistego czasu lokalnego danego zdarzenia akustycznego. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, iż zarówno podczas zapisu na taśmie w MARS-BM, a także podczas odtwarzania na zestawie przeznaczonym do odtwarzania po zaistnieniu zdarzenia lotniczego, zmienia się prędkość przesuwu taśmy magnetycznej. Co więcej - w MARS-BM zastosowany został system napędu na szpulę z taśmą, a nie na samą taśmę, poprzez obracający się ze stałą prędkością wałek i rolkę dociskową, jak w klasycznych typach napędów taśmy. To sprawia, że prędkość taśmy na jednym końcu odcinka roboczego w MARS-BM może wynosić np. 0,9 średniej prędkości przesuwu taśmy, na drugim zaś 1,1 tej prędkości. I to pomimo silnej, skutecznej i dokładnej  stabilizacji obrotów elektrycznego silnika napędowego.

Z uwagi na błędy wynikające zarówno ze zmian prędkości przesuwu taśmy podczas zapisu jak tez podczas odczytu z równoczesną dygitalizacją (przetwarzania sygnału analogowego, ciągłego, na plik cyfrowy), skala wyświetlana programowo na monitorze może mieć zaledwie charakter orientacyjny, pomocniczy. Wskazuje ona bowiem tylko i wyłącznie wyliczone przez ten program (pracującego w określonym otoczeniu - systemie operacyjnym) miejsce tego zdarzenia w pliku WAV, proporcjonalnie pomiędzy początkiem pliku a jego końcem.

Właściwą skalę tzw. czasu rzeczywistego, a w istocie - czasu lokalnego dla danego statku powietrznego, stanowią jedynie zapisywane na taśmie teoretycznie co 0,5 sek markery z kodem czasu w formacie kolejno: jednostki minut, dziesiątki minut, jednostki godzin. W związku z tym ustalenia właściwego, rzeczywistego czasu lokalnego odpowiadającego poszczególnym zdarzeniom dźwiękowym na pozostałych kanałach I, II i III można w tym systemie dokonać jedynie rozkodowując wszystkie bez wyjątku markery (paczki impulsów) kanału IV (zapisywane standardowo co 0,5 sek) według metody przedstawionej na wspomnianej str. 11 (Załącznik 2).

Należy przy tym ustalić, które z markerów należą do danej minuty, a które już do następnej, z równoczesną kontrolą średniej liczby markerów przypadających na 1 minutę w całej długości nagrania. Powinno być średnio 120 identycznych paczek z tym samym kodem czasowym, odpowiadającym danej minucie.

Ponadto wydaje się konieczne wzięcie pod uwagę mechanizmu przetwarzania wartości binarnej owego czasu lokalnego, odpowiadającej stanom logicznym 11-bitowej szyny danych (postać równoległa) na postać szeregową, czyli na sekwencję stanów logicznych jednej linii sygnałowej - tej mianowicie linii, która podłączona jest do wejścia kanału IV rejestratora.

W systemie MSRP-64 funkcję tę spełnia układ dopasowujący UsS-16 (ros. ustrojstwo sogłasujuszczeje). Przyjęte w UsS-16 rozwiązanie konstrukcyjne sprawia, iż moment generowania paczki impulsów (markera) podczas pracy rejestratora w trybie zapisu (podczas lotu) nie jest synchroniczny ze zmianami wartości podawanych przez pokładowy zegar czasu rzeczywistego.

Przesunięcia czasowe pomiędzy rozpoczęciem nowej minuty w cyfrowym zegarze pokładowym a momentem wygenerowania markera odpowiadającego tej nowej wartości kodu czasowego mogą wynosić nawet 0,5 sek. Teoretycznie biorąc może się zdarzyć i tak, że wartość na części szyny równoległej, odpowiedzialnej za jednostki minut ulegnie zmianie w trakcie generacji (zapisu) paczki, tak, iż jedna część kodu szeregowego w tej paczce, zapisywanego na taśmie magnetycznej, będzie odpowiadać minucie poprzedniej, pozostała zaś część - już minucie następnej.

Dlatego też zakładając z góry możliwość błędów w zapisie lub odczycie, należałoby skrupulatnie odnotować, wręcz zinwentaryzować błędne markery wraz z ich miejscem w pliku i z reprezentowanymi przezeń wartościami binarnymi.

W dalszej kolejności należałoby skontrolować regularność wejściowego sygnału taktowania UsS-16 podczas generowania paczek (markerów). Licznik binarny o module 64 w tym urządzeniu, odpowiedzialny za prawidłowe przetwarzanie z postaci równoległej na szeregową taktowany jest kanałowym sygnałem MZ-4 o nominalnej częstości powtarzania 128 Hz. Wynika z tego, iż:
- czas trwania jednego bitu (stanu logicznego 0 lub 1) na wejściu kanału IV MARS-BM powinien wynosić średnio 15,625 ms.,
- średni czas trwania paczki (11 bitów) - 171,875 ms.,
- średni odstęp między paczkami (przerwa pomiędzy grupami impulsów) -328,125 ms.

Jeżeli więc zostaną zaobserwowane znaczne odchyłki, zwłaszcza o charakterze systematycznym, może to świadczyć o niestabilności częstotliwości sygnału kanałowego MZ-4.

Dopiero biorąc pod uwagę te i podobne czynniki, można powiedzieć, że z jakimś prawdopodobieństwem poszczególnym miejscom w pliku dźwiękowym przypisany został rzeczywisty, aczkolwiek ciągle zaledwie domniemany, hipotetyczny, czas lokalny.

Dla uzmysłowienia sobie konieczności zachowania najwyższej staranności w analizie czasowej treści informacyjnej IV kanału rejestratora MARS-BM wystarczy zauważyć, że gdyby w ciągu jednej minuty było zapisywanych przeciętnie nie 120, a 119 identycznych paczek kodowych, wówczas systematyczny błąd pomiaru czasu powstały podczas 15 min. lotu wynosiłby 7,5 sek., co przy prędkości 77,8 m/s (280 km/h) daje dystans 584 m. W przypadku zaś ok. 19 min. (tyle wynosić ma wg MAK i komisji Millera zapis MARS-BM z jedną stronę) błąd ten wynosiłby ok. 9,5 sek., co daje błąd w ocenie drogi przebytej przez samolot, wynoszący ok. 740 m.

Mówimy o tym w szczególności dlatego, iż właśnie z porównania linii czasowych stenogramu rozmów w kokpicie załogi ustalonej przez rosyjski MAK oraz stenogramu Instytutu Ekspertyz Sądowych - Kraków wynikają odchylenia w czasie rzędu 10 sek. (maks. ok. 12 sek.)

Patrz więcej: Linia czasowa stenogramu IES w świetle stenogramu MAK

Oznacza to, że w jednej interpretacji jednego i tego samego zapisu w ciągu 19 minut lotu zaistniał względny brak, w drugiej zaś wystąpił względny nadmiar, w liczbie 20-24 kodowanych cyfrowo 0,5- sekundowych markerów czasowych. Warto przy tym zauważyć, że stosunkowo prymitywny system zapisu czasu w postaci serii średnio biorąc 120 takich samych markerów w ciągu 1 minuty pozwala mimo wszystko dość jednoznaczne określić czas lokalny statku powietrznego i to z dokładnością przynajmniej do 0,01 sek.

Zachodzi w związku z powyższym uzasadniona obawa, że co najmniej jedna ze stron, polska lub rosyjska, a niewykluczone, że obie strony, nie dokonała pełnej, należytej kontroli wszystkich markerów czasowych zapisanych w kanale IV MARS-BM, lub wręcz zignorowała/y owe markery, czyli w istocie - treść zapisu kanału IV rejestratora MARS-BM, oparłszy swoje ustalenia wyłącznie lub głównie, na wskazaniach skali czasu, jak już zostało powiedziane - generowanej automatycznie na ekranie monitora przez odtwarzający program komputerowy na podstawie parametrów zawartych w nagłówku pliku cyfrowego w formacie WAV. Nie koniecznie w należytej zgodzie z rzeczywistym czasem lokalnym, wskazywanym przez cyfrowy zegar pokładowy Tu-154M.



______________________________

Patrz także:
Sygnał kanału IV z MARS-BM, czy z Księżyca?