این روزها حملات پارازیت و جعل سیگنال GPS در سراسر جهان در حال افزایش است. در همین راستا، نگرانیهایی در مورد حوادث تلخ در مورد احتمال خرابی جهانی سیستم GPS نیز وجود دارد. زیرا اگر سیستم ناوبری جهانی که آمریکا به آن متکی است کاملاً از کار بیفتد، جهان وارد یک هرج و مرج بی سابقه خواهد شد.
ماهواره هایی که سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) را هدایت می کنند در فاصله حدود 20000 کیلومتری بالای ما کار می کنند و بی صدا جهان را در حرکت نگه می دارند. اما خاموشی این ماهواره ها می تواند جهان را به کلی مختل کند.
اگر جی پی اس خاموش شود…
دینا گارد، بنیانگذار بنیاد ناوبری و زمانبندی انعطافپذیر (موسسه خیریهای که برای بهبود GPS فعالیت میکند)، توضیح داد: با از کار افتادن احتمالی GPS، شاهد ترافیک و تصادفات جادهای بسیار سنگینتر خواهیم بود؛ زیرا اولین و فوریترین تأثیر این امر بر سیستم حملونقل خواهد بود.
در عین حال هزاران هواپیما در آسمان علاوه بر سیستم های دیگر برای ناوبری و فرود دقیق از GPS استفاده می کنند و در صورت قطع این سیستم با عدم قطعیت های بی شماری مواجه خواهند شد. علاوه بر این، بخشهای حیاتی جامعه (از تراکنشهای مالی گرفته تا سیستمهای تولید انرژی) که بر موقعیتیابی، ناوبری و زمانبندی دقیق (PNT) متکی هستند نیز آسیب خواهند دید و ارتعاشات متناوب GPS ارائهشده توسط سیستم 31 ماهوارهای GPS آمریکا در سراسر جهان احساس خواهد شد.
اریک دالر، معاون دفاع، ماهوارهها و سیستمهای فضاپیما در سیرا اسپیس، توضیح داد: “اگر یک قطعی GPS در یک چشم به هم زدن رخ دهد و ما آن را به طور کامل از دست بدهیم، شاهد یک لحظه فاجعهبار خواهیم بود: توقف جهانی هر چیزی که حرکت میکند، هر دادهای که حرکت میکند و هر انسانی که حرکت میکند! همه اینها متوقف میشوند.”
از دست دادن سیگنال های زمان بندی GPS یکی از تاثیرگذارترین رویدادها خواهد بود. ارتباطات تلفن همراه احتمالاً از بین می رود و میلیاردها دلار در میان این اختلال به سرعت از بازارهای سهام ناپدید می شوند.
خرابی GPS برای آمریکا ویرانگرتر از هر کشور دیگری خواهد بود. زیرا این کشور به سیستم فضایی حاکمیتی خود تکیه زیادی دارد و در ساخت سیستم های پشتیبانی که بتواند تاب آوری لازم را برای ادامه فعالیت های کشور فراهم کند، تعلل کرده است.
هیئت مشاوران ملی فضایی PNT نیز سال گذشته هشدار داد که آمریکا در این دوره عقب مانده است. از سوی دیگر، چین در سالهای اخیر، Beidou، سیستم ناوبری ماهوارهای مدرنتر خود را با شبکه گستردهای از کابلهای فیبر نوری و سیگنالهای رادیویی زمینی تقویت کرده است.
چگونه می توان GPS را قطع کرد؟
طبیعتاً شرایط لازم برای از کار افتادن کامل کل شبکه GPS در نوع خود عجیب خواهد بود و احتمالاً پیامدهای اجتماعی گسترده تری خواهد داشت. چنین قطعی ممکن است به دلیل شلیک تسلیحات ضد ماهواره توسط چین یا روسیه علیه ماهواره های GPS آمریکایی (لازم به ذکر است که ایالات متحده دارای سلاح های ضد ماهواره نیز است) یا طوفان قدرتمند ژئومغناطیسی و یا تشدید قابلیت های جنگ الکترونیک باعث قطع GPS می شود.
اگرچه از کار افتادن کامل سیستم جی پی اس بسیار بعید است، اما باید دانست که GPS خطاناپذیر نیست و نقاط ضعف خاص خود را دارد.
به گفته دالر، در زندگی روزمره ما شاهد این هستیم که GPS، به صورت منطقه ای، به طور منظم مختل، پارازیت و تداخل دارد. هر هفته GPS هزاران هواپیما و کشتی رهگیری می شود و سیگنال ها به طور منظم در اطراف مناطق جنگی مختل می شوند.
گارد با اشاره به اینکه آمریکا به هیچ وجه آمادگی خوبی ندارد، یادآور شد: باید گام های بیشتری برای ایجاد سیستم های PNT برداشته شود که بتواند به عنوان پشتیبان سیگنال های GPS مبتنی بر فضا عمل کند. وی با بیان اینکه آگاهی عمومی وجود ندارد، گفت: قطعا معماری PNT مقاوم یا هیچ نوع معماری PNT غیر از GPS نداریم.
جی پی اس چیست و چگونه کار می کند؟
سیستم GPS از 31 ماهواره تشکیل شده است که در طول سال ها چندین به روز رسانی سخت افزاری دریافت کرده اند. این سیستم در 40 سال گذشته کار کرده است و معمولاً با 100٪ در دسترس بودن پخش می شود و داده های مکان دقیق را تا برد 7 متر ارائه می دهد.
ماهوارههای جیپیاس تنها یکی از چهار سامانه ماهوارهای ناوبری جهانی (GNSS) در حال کار هستند و علاوه بر آنها، بایدو چین، سیستم گلوناس روسیه و سیستم گالیله اروپا نیز به طور مشابه عمل میکنند. البته، در نیم دهه گذشته، سیگنال های GNSS به طور فزاینده ای مورد حمله قرار گرفته اند. زیرا تکنولوژی برای ایجاد اختلال در آنها ارزان تر و پیچیده تر شده است. اختلال معمولاً در اطراف روسیه، اسرائیل، میانمار، دریای چین جنوبی، بخشهایی از خاورمیانه و کشورهای بالتیک در اروپا رخ میدهد.
حملات به سیگنال های ماهواره ای جهانی
به طور کلی، دو شکل حمله به سیگنال های GNSS وجود دارد:
حملات پارازیت و جعل؛ پارازیت شامل مسدود کردن سیگنالها است تا موقعیتیابی در دسترس نباشد.
اما حملات جعل شامل ایجاد سیگنال های جعلی است که باعث می شود چیزی در جای دیگری از نقشه ظاهر شود. به عنوان مثال، کشتی ها به گونه ای نشان داده می شوند که گویی در خشکی یا فرودگاه هستند. یا هواپیماها طوری نشان داده می شوند که انگار در دایره های تنگ در حال پرواز هستند. در ویدئویی از تداخل جی پی اس، سیستم های هواپیما پیام هشدار زمین را پخش می کنند، در حالی که خلبانان ارتفاع بالاتر از ارتفاع قله اورست را گزارش می دهند.
تاد هامفریس، مدیر آزمایشگاه ناوبری رادیویی در دانشگاه تگزاس، گفت: “من بیش از همه نگران هوانوردی هستم.” تداخل GNSS علت اصلی حداقل یک سانحه هوایی مرگبار در اروپا بوده است و حمله عمدی علیه هوانوردی ایالات متحده، بر خلاف حملات جانبی در اروپا، باعث آسیب اقتصادی خیره کننده خواهد شد.
به گفته مقامات هواپیمایی، تعداد حوادث جعل در سال گذشته 500 درصد بیشتر از سال 2023 بوده است.
آسیب های احتمالی و ناآگاهی کاربران
در ایالات متحده، ارتش از تنظیمات جیپیاس قویتر از برنامههای تجاری استفاده میکند، اما همه زیرساختهای حیاتی، از ارتباطات و سیستمهای نظارت سلامت گرفته تا تولید غذا و مدیریت فاضلاب، دارای ردپای دادههای PNT هستند.
کیتلین دورکوویچ، یک مقام سابق امنیت ملی و کارشناس زیرساخت های حیاتی، توضیح داد: “هیچ بخشی وجود ندارد که از GPS استفاده نکند و برخی از آنها بیشتر از سایرین وابسته هستند. اما کاربران این قطعات از خطرات مرتبط با وابستگی خود به آن و راه هایی که ممکن است منجر به اختلال یا تضعیف سیستم شود، آگاه نیستند.”
به گفته کارشناسان، توسعه یک رویکرد “چند لایه” می تواند به کاهش آسیب پذیری GPS در برابر حملات کمک کند.
مقایسه GPS با رقبای بین المللی
هر دو سیستم گالیله اروپا و بایدو چین جدیدتر از GPS هستند و از جهاتی انعطاف پذیرتر هستند.
در حالی که ماهوارههای GPS فقط در مدار میانی زمین مستقر هستند، بایدو ماهوارههایی در مدارهای متعدد دارد و در استقرار آنها در مدار پایین زمین پیشرفتهتر است. چین همچنین دارای یک شبکه پخش رادیویی زمینی به نام eLoran است و ساختاری را با گذاشتن 20000 کیلومتر کابل فیبر نوری طراحی کرده است که برای پخش متناوب به 295 مرکز زمان بندی متصل می شود.
تلاش برای ارتقای GPS
بنابراین، مقامات مربوطه در ایالات متحده خواستار یک رویکرد منسجم تر برای مدیریت PNT شده اند و امیدوارند که GPS به طور خاص به عنوان “زیرساخت حیاتی” تعیین شود.
گارد گفت: «ما دوست داریم معماری ملی هسته ای PNT را ببینیم. بنابراین ما نوعی شبکه فیبر و پخش زمینی را پیشنهاد می کنیم. از نظر ما، این یک عامل بازدارنده قابل توجه خواهد بود و در واقع سیستمهای فضایی را ایمنتر میکند، زیرا افراد کمتری تمایل به دخالت دارند.»
جرمی بنینگتون، معاون تضمین PNT در Spirent Communications نیز توضیح داد: “این بدان معنا نیست که آمریکا زیرساخت زمانبندی قوی ندارد، در واقع بسیار قوی است. اما بیشتر آن در موسسات تجاری پراکنده است که به وضوح با رویکرد ملی چین متفاوت است.”
راه های مختلفی برای افزایش انعطاف پذیری بیشتر و ارتقاء سیستم GPS موجود وجود دارد. در واقع، ماهوارههای GPS را میتوان به مدارهای دیگر اضافه کرد تا سیگنالهای قویتری ارائه کند و در عین حال سعی در یافتن راههایی برای کاهش اثرات تداخل و فریب داشته باشد.
لیزا دایر، مدیر اجرایی اتحاد نوآوری GPS، همچنین اشاره کرد که سیستم GPS میتواند قابلیتهای احراز هویت را برای تأیید صحت سیگنالهای خود مانند گالیله و بایدو اضافه کند. به گفته وی، در عین حال، عرضه سیگنال جدیدتر L5 می تواند حفاظت بیشتری برای هواپیماها و هوانوردی ایجاد کند.
به روز رسانی های سخت افزاری نیز در راه است. نیروی فضایی ایالات متحده اخیراً چندین شرکت را برای توسعه سیستم های ماهواره ای GPS در مدار پایین زمین و پرتاب سریع سیستم ها به فضا تأمین کرده است.
بنینگتون معتقد است که علاوه بر مدیریت بهتر دولتی GPS، سازمانها باید در ارتقای سیستمها و سیستمهای حفاظتی خود سرمایهگذاری کنند: “اگر پارازیت یا جعل GPS در هر فرودگاه بزرگی اتفاق میافتد، میزان لغو پروازها و تاخیرها و هزینههای تحمیل شده به خطوط هوایی تنها در چند ساعت از هزینه ارتقاء ناوگان آنها بیشتر میشود.”
