馬航MH370的神秘失蹤，成為世界矚目的新聞焦點，來自各國政府、軍方、民間的各種猜測和解讀，好像在上演一出活生生的懸疑劇。
　　
　　其實，真正能解開謎團的只有靠飛機上的“黑匣子”，為此，世界多國派遣了各種配備先進探測裝置的飛機艦船，動用高分辨衛星和軍事雷達等技術，進行著史無前例的大范圍搜索。
　　
　　這是一場“大海撈針”式的艱難搜尋，隨著“黑匣子”電池能量即將耗盡，這場角逐日益變得緊張激烈，扣人心弦。
　　
　　“黑匣子”的外表其實并不黑
　　
　　據《悉尼先驅晨報》報道，馬航失聯班機于2014年4月6日進入第30天，各國飛機艦船等投入的搜救費用開銷高達約5330萬美元，已打破耗時兩年搜尋法航447的費用5000萬美元，成為航空史上最昂貴的搜尋行動。
　　
　　“黑匣子去哪兒了？”盡管這場搜尋正在耗費巨大的人力、物力和財力，不管付出多么高昂的代價，搜索，在道義上都是必須而且值得的。
　　
　　但人們更應該冷靜思考，如何通過改進黑匣子的設計，避免重蹈馬航失聯班機的覆轍，這是一次迫在眉睫的科技挑戰。很多人從不同的角度思考這個問題，包括用科技手段設計出易于追蹤、尋找和發現的黑匣子，上海理工大學材料科學與工程學院教授劉軼博士，就是其中的一位。
　　
　　“黑匣子”為什么容易丟失？劉軼博士從這個最簡單的發問開始思考，很自然地發現了飛機“黑匣子”設計上存在的四大問題，這些問題導致事故發生時，黑匣子可能被損毀或找不到；即使找到，里面存儲的有價值信息也有可能會丟失。
　　
　　他認為，以現在的科技水平，黑匣子設計上的這些缺陷完全可以避免和消除，這四大問題本來就不該是個事兒。
　　
　　什么是“黑匣子”？
　　
　　“黑匣子”的外表其實并非黑色。恰恰相反，為了醒目便于尋找，它一般都被涂成桔紅或明黃等鮮艷的色彩。因此“黑匣子”并不是根據其顏色而命名，而是它被視為代表空難的不祥之物，故被俗稱為“黑匣子”。
　　
　　“黑匣子”的四個問題
　　
　　飛機上的“黑匣子”有兩種類型，它們的學名分別叫“飛行數據記錄儀”和“機艙話音記錄器”。
　　
　　飛行數據記錄儀，主要用于記錄飛機的各種飛行數據，包括飛行速度、加速度、飛行姿態、飛行軌跡（航跡）、經緯度、航向。甚至記錄作用在飛機上的各種外力，如阻力、升力、推力等，總共約3000多種類型的數據。飛行數據記錄儀可以保存25小時的飛行參數數據，如果超過最大存儲時間，數據記錄儀就自動用新數據覆蓋舊數據。
　　
　　機艙話音記錄器，主要用于記錄機組人員和地面人員的通話、機組人員之間的對話，以及駕駛艙內出現的各種聲響，甚至包括飛機發動機運轉的聲音等。它的工作原理與普通磁帶錄音機類似，磁帶周而復始反復運行，不停地洗舊錄新。由于記錄長度所限，留下的總是最后半小時的聲音。如果飛機不幸失事，這最后半小時的聲音記錄就會成為事故調查的重要參考依據，因而變得彌足珍貴。
　　
　　當飛機失事時，黑匣子內置的發射機會自動向四周發射特定頻率（如37.5千赫）的超聲波信號；可以在6000米水下每秒發送一次脈搏般聲波脈沖信號“報告”自己所處的方位，搜救者可以通過換能器將接收到的數值信號轉換成模擬信號進行定位。1974年，一架波音707飛機墜入3000多米深的海底，搜救人員就是靠這種無線電定位信號找到了黑匣子。由于黑匣子電池容量有限，定位發信機通常只能連續工作一個月左右。
　　
　　黑匣子外殼由特殊合金材料（一般為不銹鋼或鈦合金）制成，要耐高溫（1100攝氏度1小時）、高壓（可承受6000米深水壓）、耐沖擊振動（耐3400倍重力沖擊）、抗電磁波干擾和耐腐蝕（如耐海水或煤油長時間浸泡）。這些苛刻的材料設計要求，顯然是為了使“黑匣子”在事故發生時能夠安然無恙地被保存下來，為事后的事故分析提供直接的資料證據。
　　
　　但是，目前的“黑匣子”設計是否真的萬無一失呢？劉軼博士介紹，黑匣子存在四個問題。雖然外殼材料堅固，但是在爆炸情況下也可能損毀破壞；黑匣子由合金制成，密度大，入水后會沉到水底；按目前設計，黑匣子電池容量只能保證工作30天。如果尋找或打撈不及時，黑匣子的定位信號就會隨著電量耗盡而銷聲匿跡；黑匣子內記錄的信息量有限，僅有20多小時飛行參數和半小時機艙內錄音。超過此容量后，舊的信息會被新的覆蓋。
　　
　　這四大問題使“黑匣子”容易在事故中破損，或者失蹤。即使被找到，也不一定確保能獲取有價值的信息。
　　
　　針對上述四大問題，劉軼博士提出了四個改進設想。
　　
　　“黑匣子”的四個新設想
　　
　　設想一：緊急脫離裝置（含彈射裝置和降落傘）
　　
　　目的：避免在飛機發生爆炸時，黑匣子被直接損毀。
　　
　　解決方法：參考飛行員緊急逃生裝置，給黑匣子安裝類似緊急脫離裝置。當壓力、振動、溫度等監控指標超過闕值，立即啟動彈射裝置，使“黑匣子”自動脫離飛機。彈射時需要的能量，可以采用類似火箭自燃推進劑燃燒產生的熱量，確保啟動裝置不受外界沖擊而影響正常工作。
　　
　　因為黑匣子通常安裝在飛機尾部，可以專門為其考慮設置與機內環境隔離的脫離出口，保證黑匣子的脫離不影響機內氣體壓力。
　　
　　當黑匣子離開機體一定時間或距離后，脫離裝置自動打開降落傘（包括下面提到的浮盤），使其在空中徐徐降落。延長落地時間，一方面，有利于緩沖降落時受到的地面或水面沖擊，避免機械損壞；另一方面，可以充分利用這段延遲的降落時間，在高空中發射強大功率的求救信號，讓衛星或雷達等探測裝置及時接收到。
　　
　　設想二：水上漂浮裝置
　　
　　目的：防止黑匣子落水后沉入水底。
　　
　　解決方法：黑匣子外部利用形狀記憶合金或折疊機構制作漂浮裝置。該裝置在彈射離開飛機后，靠形狀記憶或觸發折疊機構，展開大面積飛碟狀圓形浮盤。浮盤材料需要采用輕質合金（如泡沫多孔金屬），在保持足夠的機械強度和耐燃燒的同時，盡量減少密度，使其能夠讓黑匣子漂浮在水面上。浮盤外表涂覆熒光涂料，可以在夜間發光，便于夜間搜尋。
　　
　　此外，浮盤可以綁定內含染色劑，外涂熒光劑的漂浮球，在增加浮力的同時，可以提高白日和夜間的辨識度。還可以釋放摻有鮮艷醒目顏色的油質，滲出的油質可以漂浮到水面，并形成長期穩定的油膜，為搜尋提供明顯標記物。即使落到地面，顏色醒目的大面積浮盤也會為尋找提供便利。
　　
　　設想三：太陽能電池裝置
　　
　　目的：提供更持久能源動力。
　　
　　解決方法：在展開浮盤的表面，鋪設太陽能電池材料，使其展開后在太陽光作用下，不斷持續產生新的能源電力，用以補充原有的電池能源。
　　
　　太陽能產生的電能將被存儲在裝置內，留作夜間或光線不良時的能源使用。持久可靠的能源，將使黑匣子不斷發射求救信號。此外，求救信號要設定唯一標識，與其他類似信號截然分開，比如在電磁波的頻率和脈沖波形等方面的組合具有獨特的指紋特征。
　　
　　設想四：大容量存儲介質裝置
　　
　　目的：存儲更多有價值信息，防止數據被覆蓋。
　　
　　解決方法：采用高密度數值光學記錄介質（如藍光DVD），替代磁性記錄介質，可以存儲長達若干年的數字信息資料。而且，一旦意外發生，在脫離裝置啟動后，記錄信息的操作將被自動停止鎖住，不再進行更新，以便真實保留事故發生前那段時間的寶貴信息，防止被后續的無關信息覆蓋。
　　
　　另外，所有記錄數據要留有備份，當部分數據被損壞時，可以通過備份提供補充信息，使信息資料盡可能完整。
　　
　　針對黑匣子現狀所進行的改進，目的是使事故發生時，不要再遇到類似馬航飛機失蹤后的搜救困難。劉軼博士認為，他提出的解決方案大部分有一定科學背景，但目前僅限于概念和創意階段，具體的設計細節仍需完善、實驗和改良。他指導學生將此項研究當作大學生創新創意大賽的項目，以此訓練學生的創新思維和動手能力。
　　
　　由于考慮成本和風險等，航空業界的接受意愿也是能否實際應用的考量因素。然而，人類已經為黑匣子付出了慘痛的代價，誰都不愿意看到悲劇重演。劉軼博士的改進建議涉及到多學科交叉的科研合作，他說，提出這個設想，權當拋磚引玉，有朝一日如果能夠實現，不失為一項有益于人類的發明，希望這個“萬無一失”的黑匣子真正解決“去哪兒了”的問題。