Внаслідок бойових дій у Європі та на Близькому Сході почалися збої однієї з найбільш критичних технологій сьогодення – сигналів GPS. Ці збої тепер впливають на найбільш завантажений океанський повітряний простір у світі. Понад 1700 трансатлантичних рейсів щодня перетинають Північну Атлантику між Європою та Північною Америкою. Останніми місяцями невелика, але зростаюча кількість цих рейсів втратила надійний сигнал GPS над Європою чи Близьким Сходом і не змогла відновити її до перетину океану.
«Ми отримуємо щоденні звіти про літаки, у яких виникають перешкоди перед тим, як увійти в океанський повітряний простір, — каже Джейн Джонстон з NATS, основного британського постачальника послуг управління повітряним рухом. – Деякі з цих рейсів постійно відчувають погіршену роботу GPS».
Комерційні авіалайнери не єдині жертви – інші види транспорту, а також системи озброєння та навіть певні програми піддаються ризику через перешкоди GPS. Щоб запобігти збоям, уряди вивчають резервні варіанти з визначенням місця розташування.
Щоденні випадки втручання в роботу GPS зросли після того, як Росія почала повномасштабне вторгнення в Україну в 2022 році. НАТО та європейські чиновники звинуватили Росію в триваючій кампанії спотворення сигналів GPS у європейському повітряному просторі від Балтійського моря на півночі до Чорного моря на південний схід.
Попередні перебої в роботі GPS, які почалися у східному Середземномор’ї в 2018 році, приписують російським військовим силам, дислокованим у Сирії . Зовсім недавно, наприкінці 2023 року, Ізраїль почав власне навмисне порушення сигналів GPS на контрольованій ним території та прилеглих регіонах у рамках військової облоги Гази.
Таке втручання має дві форми. Глушіння GPS передає потужні сигнали, щоб заглушити слабші радіосигнали, що надходять від глобальних навігаційних супутників у космосі. Інше втручання передбачає підробку сигналів GPS, що вводить GPS-приймачі в оману, змушуючи їх неправдиво повідомляти, що вони знаходяться за сотні чи тисячі кіометрів від свого фактичного місцезнаходження.
Вплив перешкод
Військові можуть глушити або підробляти сигнали GPS, оскільки ця технологія надає послуги синхронізації та навігації системам озброєння, включаючи літаки, військові кораблі, ракети та безпілотники. Але це втручання також впливає на цивільні служби на землі, на морі та в повітрі.
Наприклад, люди в таких місцях, як Кіпр і Ліван, повідомили про помилкові результати визначення місцезнаходження у своїх додатках для доставки їжі, замовлення поїздок і знайомств. Кораблі в Середземному та Чорному морях стикалися з GPS-приймачами, які помилково повідомляли про їхнє місцезнаходження в аеропортах Лівану, Єгипту чи Росії.
Один із найпоширеніших впливів стався в цивільній авіації, коли тисячі літаків зазнали перешкод GPS або підробки. Такі перешкоди іноді змушували рейси повертатися, і це навіть спонукало національну авіакомпанію Фінляндії Finnair тимчасово призупинити рейси до аеропорту в Естонії.
Тим часом канадські та британські диспетчери повітряного руху, які контролюють повітряний простір Північної Атлантики, отримують повідомлення про близько десятка рейсів на день, які постраждали від перешкод GPS.
«Хоча вони складають дуже невелику частку загальних трансатлантичних рейсів, [наша організація] спостерігала збільшення кількості трансатлантичних рейсів, на які впливають перешкоди GPS, протягом останнього року», — каже Мар’ям Аміні з Nav Canada, некомерційної організації, яка керує цивільними канадськими службами. аеронавігаційна система.
На цій карті показано регіони, де 10 липня виникли потенційні перешкоди GPS
Будь-які літаки з погіршеною роботою GPS можуть «утримуватися на трохи меншій висоті, щоб уникнути океану, щоб уникнути зон із завантаженим транспортом, а подальші підйоми також можуть бути обмежені через інший трафік», — каже Джонстон.
Водночас літаки, які ділять повітряний простір із постраждалим літаком, повинні триматися далі, ніж зазвичай, навіть якщо це означає менш ефективну траєкторію польоту.
«Наприклад, польоту може бути відмовлено в заданому рівні польоту, оскільки сусідній літак має несправний GPS, що призводить до збільшення споживання палива», — каже Бенуа Фіге з Цюріхського університету прикладних наук у Швейцарії, який підтримує живу карту літаків, які постраждали. через перешкоди GPS.
Більша відстань, призначена диспетчерами повітряного руху для постраждалого літака, може становити від 145 до 160 кілометрів у порівнянні з лише 22 кілометрами за звичайних обставин, каже Дана Говард з Resilient Navigation and Timing Foundation, некомерційної організації для захисту та розширення GPS зі штату Вірджинія. Це означає менше літаків на кожному маршруті, що може вплинути на розклад рейсів і спричинити затримки, каже вона.
Хронологія інцидентів
Навмисні збої в роботі GPS відбуваються роками, впливаючи на судноплавство, авіарейси тощо.
- Згідно з аналітичною компанією Windward, підробка GPS впливає на кілька суден у Чорному та Північному морях, змушуючи навігаційні системи хибно повідомляти про місцезнаходження найближчих російських аеропортів.
- Місцеположення кораблів за допомогою GPS помилково з’являються в кільці позицій на суші щоразу, коли вони наближаються до портового міста Шанхай та інших прибережних місць Китаю. Екологічна некомерційна організація SkyTruth відстежує джерела підробки GPS до китайських урядових будівель і нафтових терміналів.
- Інциденти підробки GPS стосуються кількох суден по всьому світу, від Північного моря та Атлантичного океану до Південно-Китайського моря. Шаблон спуфінгу змушує навігаційні системи суден повідомляти помилкові позиції за тисячі миль.
- Перешкоди GPS, імовірно російського походження, посилюються в регіоні Балтійського моря в грудні та заважають навігації для тисяч польотів над Європою в наступні місяці.
- Ізраїльське втручання в GPS, призначене для запобігання атакам безпілотників і ракет, порушує роботу цивільної авіації, а також додатки для виклику поїздок, доставки їжі та навіть побачень у Лівані, Йорданії та на Кіпрі.
Альтернативи GPS
Комерційні пасажирські літаки мають деякі резервні засоби навігації, включаючи наземні радіомаяки та радіолокаційне відстеження від служб управління повітряним рухом. Але вони недоступні для польотів над більшою частиною Атлантичного океану. Натомість літаки, позбавлені GPS, повинні використовувати інерціальні системи наведення, які обчислюють їхнє місцезнаходження на основі інформації від датчиків руху та годинників.
«Те, що ми зараз маємо, — це інерційний датчик, і це добре, тому що ніхто не може втручатися в нього ззовні», — каже Окуарі Осечас, співробітник Цюрихського університету прикладних наук. Але стандартна інерціальна навігація не може зрівнятися з точністю GPS. Щоб покращити його, дослідницькі групи розробляють більш точні квантові датчики руху та атомний годинник.
У травні уряд Великої Британії випробував нову квантову інерціальну навігаційну систему, розроблену компанією квантових технологій Infleqtion разом з аерокосмічними компаніями BAE Systems і QinetiQ, яка поєднує в собі як квантові датчики, так і оптичний атомний годинник. Метою є розгортання таких систем на борту літаків до 2030 року.
Окремо ВПС США, Boeing і Airbus витратили більше 200 годин на випробування іншої навігаційної системи. Вона використовує квантові датчики та штучний інтелект, щоб точно визначити поточне місцезнаходження літака відповідно до карти магнітного поля Землі. Цей квантовий магнітометр став комерційно доступний у червні від розробника SandboxAQ, що займається кібербезпекою та квантовим, який відокремився від материнської компанії Google Alphabet у 2022 році.
Цей квантовий магнітометр стійкий до перешкод або підробки, оскільки він орієнтується відповідно до характерних сигналів від магнітного поля планети та має базові магнітні карти для довідки, каже Лука Феррара з SandboxAQ – усі обчислення працюють на пристрої без підключення до інтернету чи супутника. Він припускає, що квантовий магнітометр міг би доповнити існуючі інерціальні навігаційні системи.
Деякі уряди також розробляють те, що Говард описує як «тріаду стійкості», щоб гарантувати, що їхні військові, комунікаційні мережі та фінансові центри мають надійну синхронізацію та навігаційні служби на основі місцезнаходження, навіть якщо відбуваються перешкоди або підробка GPS. Ця тріада включає глобальні навігаційні супутникові системи, такі як GPS, сучасну версію наземної мережі радіобашт часів Другої світової війни, відомої як технологія Loran, і волоконно-оптичну мережу для передачі сигналів через кабелі замість бездротового зв’язку.
Китай уже прийняв цю концепцію «на стероїдах», каже Говард, запустивши власну навігаційну супутникову систему BeiDou, встановивши вдосконалену систему радіобашт Loran (eLoran) і проклавши понад 19 000 кілометрів волоконно-оптичних кабелів. Південна Корея зробила аналогічні кроки у відповідь на постійну військову загрозу з боку Північної Кореї. У жовтні 2023 року уряд Великої Британії виклав власний план стійкості , зазначивши, що 24-годинний збій сигналів глобальних навігаційних супутникових систем може завдати економіці Великобританії удару на 1,4 мільярда фунтів стерлінгів. Незважаючи на те, що США фінансують різні альтернативи GPS, уряд не зобов’язався розробити план стійкості.
Єдиного рішення може не бути. «Спільнота навігаторів погодилася, що наразі не існує жодної системи, яка могла б забезпечити однаковий рівень продуктивності в усіх тих самих місцях, не будучи ще одним клоном GPS», — говорить Осечас.
Це є свідченням вирішальної ролі GPS у багатьох програмах визначення часу та навігації – навіть якщо останні збої показують, що ми більше не можемо сприймати це як належне.
За матеріалами: New Scientist
