VHF-monisuuntamajakka

VHF-monisuuntamajakka eli VOR () on ilmailussa käytettävä, VHF-taajuusalueella 108.0-117.95 Mhz toimiva radionavigointimajakka, joka korvasi laajalti NDB-majakat ja LFR-majakat ilmailun ensisijaisena radiosuunnistusjärjestelmänä 1950-luvulta (Suomessa 1960-luvulta) alkaen, ja jonka itsensä merkitys on 2000-luvulta alkaen olennaisesti vähentynyt satelliittisuunnistuslaitteiden ja -menetelmien käyttöönoton ja yleistymisen myötä. Sen avulla lentäjä saa tiedon siitä, mikä on ilma-aluksen sijainti suhteessa valittuun VOR:n radiaaliin tai sen jatkeeseen. Radiaali  (vanh. suom. säde) tarkoittaa magneettista suuntaa VOR-majakalta; esimerkiksi majakalta suoraan etelään osoittava puolisuora on radiaali 180.

Järjestelmään kuuluu maassa oleva majakka sekä ilma-aluksessa olevat VOR-vastaanotin (ns. NAV-radio) ja VOR-näyttölaite. Näyttölaitteessa on osoitinneula ja pyöritettävä kompassiasteikko; tätä asteikkoa säätämällä valitaan se radiaali, jonka suhteen omaa sijaintia halutaan tarkastella. Kun lentäjä asettaa vastaanottimeen halutun VOR-majakan taajuuden, siirtyy näyttölaitteen neula vasemmalle tai oikealle, riippuen siitä, kummalla puolella valittu radiaali on. Kun ollaan täsmälleen valitulla radiaalilla (tai sen jatkeella), on neula keskellä. Mikäli tällöin ollaan valitulla radiaalilla, on näyttölaitteessa näkyvillä FROM-lippu, jos taas ollaan radiaalin jatkeella (eli valitusta radiaalista 180 astetta poikkeavalla radiaalilla), näkyvissä on TO-lippu. On lisäksi huomattava, että VORin tapauksessa poikkeama ilmaistaan asteina, joten majakkaa lähestyttäessä samaa kulmapoikkeamaa vastaava lineaarinen poikkeama pienenee, jolloin neula näyttää herkistyvän. Samasta syystä on kaukana majakasta mahdollista saada väärä oikealla linjalla -näyttämä. Asteikolla yksi piste vastaa VORin tapauksessa kahden asteen poikkeamaa valitulta radiaalilta.

VOR:n näyttö on riippumaton koneen asennosta, mikä helpottaa suunnistamista, kun ei tuulikorjauskulmaa tarvitse huomioida näytön tulkinnassa. Majakkaa kohti lennettäessä asetetaan näyttölaitteen suuntakehälle se radiaali, jota pitkin majakalta poistutaan, mikäli lennetään suoraan majakan yli. Esimerkiksi lähestyttäessä majakkaa etelästä, asetetaan radiaaliksi 360. Tällöin näyttölaitteen neula on keskellä ja TO-lippu näkyvissä. Mikäli neula poikkeaa jompaankumpaan suuntaan, ohjataan konetta poikkaman suuntaan, jotta päästään takaisin halutulle suoralle. Majakan ylityksen aikana TO-lippu vaihtuu FROM-lipuksi, mutta neula osoittaa edelleen, kummalla puolella konetta (vasemmalla vai oikealla) radiaali on. VOR-majakan yhteydessä toimii usein myös DME-majakka, jonka avulla lentäjä tietää vinoetäisyyden majakkaan: vinoetäisyyslukemaan vaikuttaa lentokoneen sijainnin ohella sen korkeus, joten etäisyysnäyttämä ei majakan yläpuolella ole välttämättä nolla -- tosin useimmat nykyiset DME-laitteet osaavat huomioida tämän virheen näyttämässään etäisyyslukemassa.

VOR-majakoita voidaan käyttää viiteen päätarkoitukseen: lentoväylien rakentamiseen, suoraan kohti- tai poislentoon, ilma-aluksen sijainnin määritykseen, mittarilentosuunnistuskarttoihin merkittyjen kiintopisteiden eli rastien tunnistamiseen (tähän tarvitaan joko kaksi VOR-majakkaa tai VOR ja NDB tai VOR ja sen yhteydessä oleva DME) sekä mittarilähestymismenetelmän ensi- tai toissijaisena suunnistuslaitteena. VOR-lähestyminen tarkoittaa, että menetelmän sisäänlentolinja, joka usein on kiitotien keskilinjan suuntainen, on määritelty VOR-radiaalin avulla.

Historiaa 
VOR-majakoiden teknologia perustuu aiempien, pitkäaaltotaajuusalueella toimineiden LFR-majakoiden teknologiaan (ns. Adcock-majakka, käytössä lähinnä Amerikassa ja Pohjoismaista Ruotsissa ja Tanskassa, jonne Yhdysvaltain ilmavoimat oli asentanut laitteita). Näissä oli vain neljä radiaalia, usein 90 asteen kulmissa toisiinsa nähden, mikä rajoitti huomattavasti sekä niihin perustuvien reittirakenteiden että lähestymismenetelmien suunnittelua. Myöskään näyttölaitteita ei aluksi ollut,  vaan suunnistaminen edellytti Morse-koodin tulkintaa. LFR-majakkaan verrattuna VOR tuottaa 360 radiaalia ja on huomattavasti häiriöttömämpi sekä on tukenut alusta asti näyttölaitteita. Ensimmäiset VOR-kokeilut tehtiin Yhdysvalloissa 1930-luvun lopulla, ja 1940-luvun loppuun mennessä verkosto oli kasvanut jo huomattavan kokoiseksi. Ensimmäinen pysyvä VOR-majakka asennettiin Weir-Cookin lentoasemalle, nykyiselle Indianapolisin kansainväliselle lentoasemalle vuonna 1940. Kansainvälinen siviili-ilmailujärjestö ICAO oli vaikuttunut laitteesta ja standardisoi VORin pääasialliseksi mittarireittisuunnistuslaitteeksi 1952. VORin käyttöönotto mahdollisti suihkukoneliikenteen alkuaikoina liikennemäärien nopean kasvun, ja johti muun muassa ensimmäisten vakiolähtö- ja tuloreittien (SID/STAR, aik. myös esim. SID/SIA, aik. suom. standardimittarilähtö/tuloreitti) käyttöönottoon 1960-luvun alkuvuosina.

Suomeen ensimmäiset VOR-laitteet saatiin verrattain myöhään, vasta 1960-luvulla, ensimmäisenä Turun lentoasemalle loppuvuodesta 1963, ja tämän jälkeen muille lentoasemille lähestymislaitteiksi tärkeysjärjestyksessä, kun taas VORin saaminen laajamittaiseksi reittisuunnistuslaitteeksi (ts. lentoväylille) kesti pidempään, ja toisaalta eräät lentoasemat jäivät kokonaan ilman (ks. alla). Tätä ennen käytössä oli lähinnä suuntaamattomia NDB-majakoita (ensimmäiset näistä asennettiin 1946) sekä valaistuja suunnistusloistoja, jotka kuitenkin poistuivat jo hyvin pian sotien jälkeen.  Toinen merkittävä suunnistusapu olivat yleisradioasemat, joita voitiin suuntia ADF:ää edeltänein laittein.  Lisäksi oli miehitettyjä suuntimisasemia, joiden antama palvelu muistutti nykyistä VDF:ää, eli ne suuntivat pyynnöstä ilma-aluksen puheradiolähetteitä, mikä mahdollisti esim. ohjaussuunnan antamisen lentoasemalle pelkästään määrittämällä ilma-aluksen puhelähetteen tulosuunta. Ilmailukartoilla tästä käytettiin lyhennettä MDF, medium-frequency direction finding. Käytännössä kuitenkin kaupalliset lennot lennettiin  Suomessa paljolti näkölentosääntöjen (VFR, jossa ensisijaiset suunnistuskeinot ovat kartta, kompassi ja näköhavainnot, vastakohtana IFR:lle, joka perustuu ensisijaisesti ulkoisiin apulaitteisiin) mukaan aina 1950-luvulle asti, mikä vaati erittäin hyvää paikallismaantieteen tuntemusta, tosin VFR-lentämistä on käytetty kaupallisessa liikenteessä ajoittain tämän jälkeenkin myös Suomessa, esimerkiksi Helsingin olympialaisten aiheuttaman ruuhkan aikaan 1952, koska näkölentäminen sallii mittarilentoa vapaammat reittivalinnat. Yhdysvalloissa puolestaan liikennekoneiden VFR-lennoista käytännössä luovuttiin  vuoden 1956 yhteentörmäysonnettomuuden myötä, jossa VFR- ja IFR-säännöillä lentäneet liikennekoneet törmäsivät ilmassa Grand Canyonin yllä, kieltämällä vuodesta 1961 VFR-lennot 5,5 kilometrin yläpuolella (muihin ICAO-jäsenvaltioihin verrattuna kielto on ehdoton ja poikkeukseton -- esim. Euroopassa vastaavaa ei ole; jo ennen vuotta 1961 Yhdysvalloissa oli vain mittarilentoon rajattuja väyliä -- vuodesta 1961 kielto ulottui  käytännössä kaikkeen 5,5 km yläpuoliseen ilmatilaan). Yleisestikin ottaen Suomi oli suunnistuslaiteinfrastruktuurin kehityksessä merkittävästi muuta Eurooppaa jäljessä. Tästä huolimatta jo 1950-luvun alussa oli sellaisia ilmatilan osia, joissa mittarilentotoiminta ilman radiosuunnistuslaitteita oli kiellettyä. Myöskään näkölentoselvityksiä näille alueille ei tyypillisesti myönnetty, joten ensimmäiset mittarilentoväylät olivat syntyneet. 

Tiukat lentokieltomääräykset johtuivat siitä, etteivät ilma-alusten radiovarustusta koskevat määräykset olleet vielä vakiintuneet, joten merkittävä osa erityisesti yleisilmailuliikenteestä toimi ilman sekä radiosuunnistusvarusteita että puheyhteyttä lennonjohtoon. Radiovarustusmääräykset alkoivat tiukentua vuonna 1952 Helsingin lentoaseman avaamisen aikoihin siten, että vaatimus VHF-radiopuhelinvarustuksesta levisi Helsingin ilmatilasta alkaen vähitellen koko maahan. Siihen asti liikennelentokoneidemme (DC-3, Convair) lennonjohtoyhteydet oli hoidettu sähköttämällä, Morse-pohjaisten Q-koodimerkkien avulla, joista osa on jäänyt elämään radiopuhelinliikenteen sanontoihin (mm. QNH, QFE, QDM jne.).  Viestintään lähilennonjohdon eli tornin kanssa oli kuitenkin jo ennen VHF-radiopuhelinten aikakautta käytetty myös nykyään lähinnä Atlantilla käytettäviä lyhytaaltoradioita, joiden äänenlaatu on merkittävästi heikompi kuin VHF:n.  Aero O/Y luopui sähköttäjistä vuonna 1952 lukuun ottamatta Neuvostoliiton reittejä, joilla kolmatta miehistön jäsentä voitiin edellyttää Neuvostoliiton hajoamiseen asti. Loppuaikoina kolmas miehistön jäsen ei kuitenkaan ollut sähköttäjä, vaan Neuvostoliiton oma luotsi.

Varsinaisen radiosuunnistusvarustuksen osalta vähimmäisvaatimus 1950-70-luvuilla mittarilentotoiminnassa oli kullakin lennolla reittirakenteen ja käytettäväksi suunniteltujen lähtö- ja lähestymismenetelmien osalta tarvittava varustus, kuitenkin vähintään kaksi toisistaan riippumatonta radiosuunnistusvastaanotinta (käytännössä siis vähintään 2xADF), VORin ollessa suositeltava 1970-luvun alusta, ja tullessa pakolliseksi 1970-80-lukujen vaihteessa: vielä 1975 ilmailukäsikirja totesi kahden ADF:n antavan riittävän perusmittarisuunnistuskyvyn, kunhan määräkentän sää oli riittävän hyvä NDB-lähestymiseen, joka nykymittapuulla estyy jo varsin lievästi heikentyneessä säässä. Yleinen vaatimus ADF-varustuksesta (NDB-majakan vastaanotin) poistui vasta vuonna 2013, ollen sen jälkeen voimassa vain paikoin. Radiomajakoiden osalta oli toimitettu vuoden 1961 alussa myös tunnusuudistus, joka sisälsi paikkasidonnaisuusehdon: kun majakoiden tunnukset Suomessa aiemmin olivat muotoa OJx tai OIx, jossa x oli vaihtuva kirjain/morsemerkki, oli jatkossa matalatehoisia lähestymismajakoita lukuun ottamatta käytettävä laitteen sijaintipaikkaa ilmentävää tunnusta (1-3 kirjainta, joista 1-2-kirjaimiset yleensä matalatehoisia), kuten KAN (Kangasniemi) tai PUN (Punkalaidun), mikä sekä vapautti käyttöön lisää tunnuksia että helpotti oikean majakan tunnistamista. Tästä huolimatta vanha tunnus jäi käyttöön osalle majakoista, viimeinen näistä oli Järvenpään NDB "OJA", joka poistui käytöstä 2000-luvun alkuvuosina.   

Päälentoasema Helsingin VOR tuli käyttöön 10. maaliskuuta 1964, alun perin taajuudella 114,8 MHz (nykyinen Doppler-VOR/DME toimii taajuudella 114,2 MHz). Aluksi varustettiin VOR-asemilla  länteen suuntautuvat lentoväylät, mitä vauhditti sekin, että Ruotsiin VOR oli saatu jo jonkin verran aiemmin, 1950-luvun alussa.  Erityisen hanakasti NDB-teknologiaa korvattiin VORilla 1980-luvulta alkaen  vanhan laitekannan huoltokustannusten nousun myötä ja useiden onnettomuuksien  (mm. Maarianhaminan lentoturma) aiheuttaman, NDB-tekniikan luotettavuutta arvostelleen keskustelun seurauksena -- jo tuolloin Suomen ilmailuhallinnossa tehdyn periaatepäätöksen mukaan oli NDB:n käytöstä lähestymislaitteena luovuttava ja kaikille säännöllisen liikenteen lentoasemille saatava VOR, mikä ei kuitenkaan Suomessa koskaan toteutunut: NDB on edelleenkin operatiivisessa käytössä GPS:n ja ILS:n ohella mm. Seinäjoen ja Kokkolan lentoasemilla. VOR-verkosto laajeni aina 1990-luvun lopulle asti – viimeinen uusi majakka perustettiin Orimattilaan 1997. 

VORin voidaan katsoa toimineen ensilinjan suunnistuslaitteena 1950-luvulta 2000-luvun alkuun, mistä lähtien GPS-satelliittisuunnistus on vähentänyt sen merkitystä, ja majakkaverkostoa on supistettu – esimerkiksi Suomi luopui VOR-lentoväylistä 2000-luvun alussa ja jätti sen lopulta vain lähestymisalueen suunnistuslaitteeksi (ensi vaiheessa VOR-lentoväylät rajattiin 2,9 kilometrin alapuoliseen ilmatilaan, mutta poistettiin pian kokonaan). Euroopassa VOR-peitto vähenee asteittain Yhdysvaltain mallia seuraten --  Yhdysvaltain ilmailuviranomainen FAA on ilmoittanut ylläpitävänsä omaa verkostoaan supistetussa muodossa ainakin 2040-luvulle saakka, huolimatta siitä, että jopa 87% manner-Yhdysvaltain VOR-laitteista on ylittänyt käyttöikänsä. Suunnitelmassa VOR-laitteiden määrä Yhdysvalloissa vähenee 34% vuoteen 2030 mennessä, samalla kun jäljellä olevien vastaanottoalueita parannetaan teknisten uudistusten avulla -- kantama nousee kaikkien laitteiden osalta enimmillään 130 kilometriin 1.5 km korkeudesta vastaanotettuna. Laajimmillaan Yhdysvaltain VOR-verkostoon kuului 956 laitetta.  VORin rooli on siis jatkossa NDB:n tapaan lähinnä toimia varalaitteena, mutta on täysin mahdollista, että molempia majakkatyyppejä käytetään jossain määrin vielä useita vuosikymmeniä. Uusiakin VOR-asemia on perustettu harvakseltaan, esimerkiksi Viroon Ämärin sotilaslentopaikan yhteyteen. NDB-laitteet on tarkoitus poistaa lopullisesti vuoteen 2030 mennessä Euroopan osalta, mutta aiempiin suunnitelmiin nähden merkittävin muutos on, ettei VORia toistaiseksi olla aikaisemmista suunnitelmista poiketen poistamassa Euroopassakaan käytöstä kokonaan. Eritoten erilaiset sateliittisuunnistusjärjestelmien häiriöt, mukaan lukien tahallinen häirintä, aiheuttavat tarpeen maltillisen kokoiselle majakkaverkostolle myös tulevaisuudessa. Sekä FAA että EASA käyttävät tulevasta supistetusta verkostosta nimeä vähimmäisverkosto (Minimum Operational Network, MON). Länsimaiden ulkopuolella myös NDB säilynee pidempään. Erityisesti Venäjän toimet 2020-luvulla ovat muistuttaneet siitä, ettei mittarilentosuunnistus voi jatkossakaan perustua täysin satelliitteihin: vielä 2000-luvun alussa eurooppalainen strategia oli luopua kaikista radiomajakoista mahdollisimman nopeasti, mutta tahtia on sittemmin hidastettu.

Marraskuussa 2018 oli Suomen ilmatilassa käytössä enää 12 VOR-majakkaa sekä useita itsenäisiä DME-majakoita, joista osa on entisiä VOR-majakoita. NDB-laitteita on alle 10 majakkaa, joita ei enää ole luetteloitu ilmailukäsikirjassa, sillä lähetteitä ei valvota. Näihin perustuvat julkaistut menetelmät ovat yhä tarvittaessa saatavilla, mutta käyttö on ilma-aluksen päällikön vastuulla. Varsinaisia lentoväylillä sijaitsevia reittisuunnistusradiomajakoita ei Suomessa enää 2010-luvun jälkeen ole ollut, vaan kaikki jäljellä olevat VOR-laitteet sijaitsevat lentoasemilla, jossa niiden ensisijainen käyttötarkoitus on VOR-lähestymisen mahdollistaminen. Esimerkiksi Pohjois-Amerikassa reittisuunnistuslaitteita ja niihin pohjaavia lentoväyliä kuitenkin on edelleen 2020-luvulla runsaasti.

Lähteet

Aiheesta muualla 
 Laitejärjestelmien valokuvia. Ilmailutietotekniset.

Radionavigointi
Avioniikka