همه جهان با GPS سروکار دارند اما هنگامی اختلال در ماهواره‌ها این سیستم را از دسترس خارج می‌کند، چه‌ باید کرد؟

حملات به خدمات مبتنی‌بر فضا در حال افزایش است؛ از هک پخش تلویزیونی ماهواره‌ای گرفته تا اختلال در سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای. کارشناسان به‌شدت راه‌حل‌هایی اشکار می‌کنند تا این موج حملات را مهار کنند.

سال قبل، هواپیمای آذربایجانی که به‌سمت پایتخت چچن، گروزنی، پرواز می‌کرد، بعد از ورود به «حباب اختلال GPS» در قزاقستان ناچار به فرود اضطراری شد. گزارش‌های بعدی ادعا کردند ترکش‌های روسی که هدفشان پهپادهای اوکراینی بوده، به هواپیما صدمه زده‌اند اما هواپیما پیش از آن دچار مشکل شده می بود؛ چون دچار مه غلیظی شده و داده‌های موقعیت‌یاب ماهواره‌ای را از دست داده می بود.

به حرف های پژوهشگر امنیت سایبری در دانشگاه ETH زوریخ سوئیس، این حادثه که جهت مرگ ۳۸ نفر شد، فقط نوک کوه یخی ترسناک‌تری است. سال ۲۰۲۴، نزدیک به ۳۱۰ هزار پرواز تحت‌تأثیر اختلال GPS قرار گرفتند که زیاد تر آنها اطراف روسیه و خاورمیانه رخ داده است؛ برای نمونه، پروازهای غیرنظامی به فرودگاه تارتو در استونی به‌علت نبوده است امکان فرود ایمن به‌خاطر اختلال در GPS چند ماه متوقف شدند.

این حالت علتشد سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی سازمان ملل (ICAO) بیانیه‌ای صادر کند و از کشورها بخواهد فوراً حفاظت از باندهای فرکانسی حیاتی را افزایش دهند تا از اختلال در خدمات هوانوردی، دریایی و ارتباطات مخابراتی جلوگیری شود.

در گزارشی که سازمان حرفه‌ هوانوردی (OPS Group) سال قبل انتشار کرد، آمده است طی ۳ سال قبل حملات فریب GPS در هوانوردی ۴۰۰ درصد افزایش یافته و سال ۲۰۲۴ روزانه تا ۱۳۵۰ پرواز تحت‌تأثیر قرار گرفته‌اند اما این عدد سال ۲۰۲۱ نزدیک به ۲۰۰ پرواز در روز می بود. آمار دقیق اختلال در دیگر حوزه‌های خدمات ماهواره‌ای در دسترس نیست اما کارشناسان اعتقاد دارند حالت وخیم‌تر خواهد شد.

مخاطرات زیاد بالاست. در گزارش سال ۲۰۲۳، آژانس فضایی بریتانیا تخمین زد اختلالی هفت‌روزه در سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای (GNSS) در این سرزمین، می‌تواند بیشتر از ۷ میلیارد و ۶۰۰ میلیون پوند (نزدیک به ۹ میلیارد و ۸۰۰ میلیون دلار آمریکا به نرخ جاری) به اقتصاد بریتانیا صدمه بزند. این اختلال قسمت‌هایی ازجمله دریانوردی، هوانوردی، حمل‌ونقل جاده‌ای، کشاورزی، انرژی و مالی را دچار خواهد کرد.

«خوان کارلوس سالازار»، دبیرکل ICAO در بیانیه‌ای او گفت: «اختلال در خدمات ناوبری رادیویی ماهواره‌ای می‌تواند عملیات هواپیماها را فراتر از مناطق تحت‌تأثیر مستقیم دچار مشکل کند و خطرات ایمنی بالقوه‌ای در چندین منطقه پروازی تشکیل کند.» او گفت: «ICAO کاملاً به همکاری نزدیک با کشورهای عضو برای اجرای این عمل های حفاظتی از طریق چارچوب‌ها و استانداردهای ایمنی حاضر هوانوردی متعهد است.»

اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) و سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) نیز از این فراخوان حمایتکردند.

ناوبری ماهواره‌ای تنها خدمتی نیست که در برابر اختلال صدمه‌پذیر است. آوریل ۲۰۲۴، هکرهای روسی کانال تلویزیونی BabyTV شرکت والت دیزنی را که از طریق ماهواره‌های ثابت جغرافیایی شرکت فرانسوی Eutelsat در اروپا پخش می‌شد، هک کردند و به‌جای کارتون‌های شاد همیشگی، ویدیوهایی از رژه‌های نظامی روسیه همراه موسیقی وطن‌پرستانه از خواننده روسی «اولگ گازمانوف» پخش کردند. چندین کانال تلویزیونی ماهواره‌ای در اوکراین نیز هک شدند.

از آن زمان، هشت سرزمین اروپایی شامل استونی، لتونی، لیتوانی، لهستان، اوکراین، فنلاند و فرانسه شکایاتی علیه دخالت روسیه در سیستم‌های ارتباطات ماهواره‌ای اروپا نزد ITU ثبت کرده‌اند.

وابستگی فراگیر به GPS

خدمات سامانه موقعیت‌یاب جهانی آمریکا (GPS) و دیگر سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای جهانی، بیشتر از حد بدیهی انگاشته شده‌اند. سیگنال‌های موقعیت‌یابی و زمان‌بندی دقیق این سامانه‌ها فقط راهنمای نقشه‌خوانی در گوگل نیستند، بلکه عملیات بانکی جهانی را نیز هماهنگ و مته‌های حفاری در سکوهای نفتی دریایی را هدایت می‌کنند و در مدیریت شبکه برق نقش دارند.

«ماریو پانیشیا»، مدیرعامل شرکت ANELLO Photonics در کالیفرنیا او گفت: «دنیا بر پایه GPS ساخته شده اما اگر آن را از دست بدهید، چه می‌کنید؟ چطور مسیر را اشکار می‌کنید؟»

ANELLO Photonics یکی از شرکت‌های تازه‌کاری است که در سال‌های تازه برای یافتن راه‌حل‌هایی مقرون‌به‌صرفه و سریع برای صدمه‌پذیری GPS تلاش می‌کند. ایده ANELLO، سامانه ناوبری اینرسیایی مبتنی‌بر چیپ است که می‌تواند یک واحد GPS را تحکیم کند و وقتی که سیگنال ماهواره‌ای مختل یا فریب داده می‌شود، کنترل را به دست بگیرد.

پانیشیا می‌گوید: «زمان‌ها است نیروهای نظامی این سیستم‌ها را در اختیار دارند اما این سیستم‌ها زیاد گران‌، بزرگ و گسترش یافتهاند. امکان پذیر سامانه ناوبری اینرسیایی برای زیردریایی نظامی چند میلیون دلار قیمت داشته باشد و به اندازه یک میز کار باشد.»

ANELLO موفق شده سامانه‌ای بسازد که به قدر کافی دقیق است و به اندازه یک چیپ جا می‌گیرد. نرم‌افزار این سیستم از لیزرها و شتاب‌سنج‌ها برای محاسبه مسیر طی‌شده از نقطه اغاز منفعت گیری می‌کند یا انحراف از داده‌های GPS را شناسایی کرده و هشدار می‌دهد.

در آزمایش‌هایی با خودروهای زمینی، ANELLO توانست در مسیر ۱۰۰ کیلومتری، با خطای تنها ۱۰۰ متر به مقصد برسد.

پشتیبان‌های دیگر GPS به امواج رادیویی فرکانس‌پایین همانند سیستم eLoran متکی می باشند که نیروی دریایی آمریکا آنها را گسترش داده‌اند یا از ماهواره‌هایی در مدار پایین زمین (LEO) منفعت گیری می‌کنند که نسبت به ماهواره‌های GNSS معمول، سیگنال نیرومندتری دارند. فناوری‌های دفاعی تازه این چنین پهپادهایی به سامانه‌های ناوبری مبتنی‌بر هوش مصنوعی تجهیزکرده‌اند که می‌توانند با قیاس مناظر مشاهده‌شده با تصاویر ماهواره‌ای حاضر، مسیر را جستوجو کنند.

علاوه‌براین، اپراتورهای ماهواره‌های مخابراتی نیز باید زیاد تر به امنیت سیگنال‌های خود دقت کنند. ماهواره‌های نظامی و دولتی سال‌ها است با رمزگذاری و شکل‌موج‌های اختصاصی در برابر اختلال و شنود محافظت خواهد شد اما هک شدن BabyTV مشخص می کند حتی برنامه‌های تلویزیونی بی‌زیان هم مقصد قرار می‌گیرند.

کارشناسان می‌گویند: «اپراتورها و سرویس‌های پخش می‌توانند از پایش طیف فرکانسی برای تشخیص و مکان‌یابی اختلال منفعت گیری کنند. این چنین می‌توان در فرایند ساخت ماهواره‌ها از آنتن‌های جهتی، آنتن‌های آرایه فازی و قطعات مقاوم منفعت گیری کرد.»

با افزایش تهدیدات سایبری و الکترونیکی علیه خدمات فضایی، به‌اختصاصی سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای همانند GPS، امنیت زیرساخت‌های فضایی به یکی از نگرانی‌های مهم جهان تبدیل شده است. حوادث تازه، از سقوط هواپیماها به‌علت اختلال GPS گرفته تا هک شبکه‌های ماهواره‌ای تلویزیونی، مشخص می کند اتکای بیشتر از حد به این فناوری‌ها بدون تدبیرها امنیتی کافی می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به بار بیاورد. سازمان‌های بین‌المللی و شرکت‌های فناورانه در جواب به این بحران می‌کوشند سیستم‌های پشتیبان و راهکارهای ایمن‌سازی ارتباطات ماهواره‌ای را گسترش بدهند تا از ابراز فاجعه‌های زیاد تر جلوگیری شود و ایمنی در حوزه‌های حیاتی همانند هوانوردی، حمل‌ونقل، انرژی و مالی ضمانت گردد.