新一代伽利略衛星即將抵達,歐洲星座在 SpaceX 的幫助下完成了交付。不久之後,亞莉安娜六號將在一場主權和安全競賽中佔據主導地位。一種擺脫 GPS 及其弱點和日益增長的威脅的方法。
9 月 18 日,SpaceX 獵鷹 9 號火箭從卡納維爾角起飛,載著非常珍貴的貨物:歐洲主權的一部分。隨著兩顆伽利略衛星準備在明年啟動距離地球超過 23,000 公里的衛星,這家美國公司開始向衛星定位服務的競爭對手伸出援手。全球定位系統(全球定位系統)。繼去年四月首次起飛後,這是第二次任務。
歐洲更願意自己發射這些衛星,因為阿麗亞娜 6 號火箭。但近年來,歐洲太空總署(ESA)的預算首先分配給新型運載火箭的研發。該項目現已完成,使投資資金轉向我們的 GPS 競爭對手伽利略成為可能。因此,9 月 18 日的發射具有像徵意義:在完成阿麗亞娜 6 號的建造後,歐洲正在恢復其歐洲 GPS 服務。
因此,對 SpaceX 的依賴只是暫時的。從今年年底開始,歐洲將能夠使用自己的火箭阿麗亞娜 6 號發射伽利略衛星。電子戰的目標時。因此,伽利略可能會改變這種情況,而 GPS 則顯示出疲軟的跡象。
GPS 誕生於 20 世紀 70 年代,並於 1995 年投入使用,目前正面臨威脅。在俄羅斯和中東之間,該系統在某些衝突地區日益受到攻擊。幹擾和欺騙的案例正在增加,特別是在巴爾幹半島、波蘭或黑海上空。這是破壞對手(歐洲和北約)穩定並給航空等某些活動部門帶來問題的一種方式。
二十年後,也就是 2000 年代,伽利略從美國體系的錯誤中吸取了教訓,並設法提供了更精確和有彈性的東西。當 GPS 定位到 10 公尺時,伽利略會指向最近的米。當軍用版本的GPS指向最近米時,等效的伽利略服務只允許20公分的誤差範圍。這項壯舉才剛開始,而伽利略號則在 2016 年才投入使用。
伽利略2024年,關鍵的一年
伽利略推出履歷
為了運行其係統並增加其功率,從2018年起,伽利略衛星的數量已達到24顆,部署在三個不同的軌道上。為了確保地球上的每個地方都能受益於歐洲 GPS 服務,四顆衛星永久劃過世界任何地區的天空。為了做到這一點,這些設備沿著海拔超過 23,000 公里的軌道運行,遠高於我們習慣聽到的高度,尤其是低軌道星鏈。
不久之後,伽利略將擁有 27 顆衛星。去年4月派出的兩位明星剛服役,9月18日派出的兩位明星將於明年初開始他們的職業生涯。它們將使歐洲 GPS 擁有最少數量的衛星來運行,同時也擁有大量的安全衛星,隨時可以作為替代衛星。在這個星座中,有些衛星已經使用了13年,並且出現過不容小覷的故障。
邁向第二代伽利略衛星
伽利略將透過阿麗亞娜6號完成第一代衛星的發射,然後在2026年開始部署第二代衛星「G2」。目前還有三對第一代衛星需要在兩年內發送,然後再發送一批十二顆新一代衛星。它們會更重,但也更精確、更有彈性。
為了設計它們,歐洲 GPS 繼續邀請空中巴士公司、泰雷茲及其子公司泰雷茲阿萊尼亞航太公司進行設計。這家法國電子集團的任務是設計更強大的系統,能夠偵測和回應網路攻擊。但泰雷茲不僅僅是保護衛星,還負責保護“地面部分”,即地球上 16 個伽利略站的網絡,甚至比軌道上的系統對網路攻擊更加敏感。
有未來科學泰雷茲資訊系統網路安全總監萊昂內爾·薩蒙 (Lionel Salmon) 宣稱,其目標是應對“來自量子電腦的新威脅,能夠破壞現有的加密演算法”。在最糟糕的情況下,法國經理顯然提到了服務中斷,這“即使是很短的時間,它也會破壞經濟的穩定,在最壞的情況下,可能導致嚴重事故。”
除了電力推進和新的、更強大的天線之外,第二代伽利略衛星還將配備更多的原子鐘“甚至更好”,歐洲太空總署(ESA)表示。但為什麼要給他們配備原子鐘呢?因為伽利略的整個操作都是基於時間、地理定位的。確定物體的位置取決於時間和距離。
根據衛星的軌道以及訊號傳輸時間和接收時間之間的時間差,地面設備可以轉錄其位置,並且精確度達到上述水準。該系統基於四顆衛星:三顆用於進行三邊測量計算,最後一顆用於確保計算基於完全同步的時鐘精確到奈秒。
40 億部配備 Galileo 的智慧型手機
伽利略權力的崛起不僅在其星座中是顯而易見的。在地球上,接收器的數量正在增加。如果 2019 年我們有 10 億台相容設備,那麼現在已經超過 40 億台。這一大幅成長歸功於一項新的歐洲指令,該指令要求在歐洲銷售智慧型手機和其他連網裝置的所有品牌都必須與歐洲 GPS 相容。
許多裝置都是如此,從蘋果的 iPhone X,到Google的 Pixel 2,再到三星的 Galaxy S10。如今,他們的整個系列都是相容的。要了解您的型號的兼容性,歐盟建議使用該應用程式GPS測試,這使我們能夠顯示與我們的手機連接的所有衛星。一種觀看伽利略四顆著名衛星及其在天空中位置的方式。
伽利略衛星和地面設備之間的關係也將在幾個月內發生變化。地面設備不僅能夠取得地理位置,還能夠接收訊息,例如發生森林火災、洪水或工業事故時發出的警報。然後,到 2026 年,伽利略將使船隻和飛機能夠傳達求救訊息及其位置,以防止救援。
另一個重大項目將是航空運輸。隨著 GPS 在飛機導航中的普及化,飛行計劃不斷發展,並且越來越多地根據每個設備和條件進行定制,從而可以優化軌跡,從而節省時間和燃料。自從伽利略的前身EGNOS 於2011 年問世以來,該行業就對該系統產生了興趣,並特別讚揚了其對衛星導引方法的興趣,而GPS 則無法實現這一點,因為它無法獲得足夠的、可靠的垂直監控。
伽利略與電子戰(威脅 GPS)
伽利略和加密訊號
在電子戰已經威脅 GPS 的世界中,當且僅當其係統具有彈性時,伽利略才能夠保持所有這些技術進步。 2023 年,歐洲服務希望透過測試新的加密訊號解決方案來證明自己,即對 OS-NMA(開放服務 - 導航訊息驗證)身份驗證系統進行一系列針對欺騙的大規模測試。一種新的認證機制,以驗證伽利略網路傳輸的資訊確實是…由伽利略傳輸的。
伽利略加密訊號增強計畫針對的是電子戰中最熱門的威脅之一。它通常被稱為“欺騙”,包括以更高功率發射訊號來抑制原始訊號,同時用另一個訊號替換它,以欺騙接收器並扭曲地理定位。
對於接收裝置來驗證伽利略訊號是否已驗證,它們將找到 E1 頻段的電子簽名,該簽章具有允許地理定位的相同資料訊息。一種依賴舊協定的身份驗證功能,稱為 TESLA(定時高效流遺失容忍身份驗證),需要低頻寬來傳輸身份驗證資訊。
與美國GPS結合的迫切性
夠了嗎?很難知道,但有一點可以肯定,保護美國GPS的迫切性已經成為一個重大問題。這不僅是為了歐洲的主權,也是為了美國,因為美國希望找到 GPS 的替代方案,並將服務結合起來,使其更具彈性。 2019年,德國中校蒂姆·瓦森在智庫評論中驚呼聯合空中力量能力中心:「使用更多頻率所帶來的優勢已被認可」。
在軍事背景下,隨著 GPS 和伽利略的加密頻段,中校堅持認為“為了利用這兩個系統,接收器不僅能夠接收兩個信號並並行計算導航數據,而且還能夠將它們組合起來”。並行使用還可以檢測以下情況欺騙,“如果其中一個信號被篡改,另一個信號就會檢測到並通知用戶。”
五年後,在 2024 年 7 月 19 日,國家天基 PNT 諮詢委員會試圖警告國防部副部長 Kathleen HON Hicks。在一份四頁的備忘錄中美國前海軍上將薩德·威廉·艾倫批評過去20年來高階主管對GPS問題缺乏重視。“美國對 GPS 的持續過度依賴導致關鍵基礎設施和應用程式容易受到各種有據可查的意外、自然和惡意威脅”,他批評道。
為了強化其訊息,該文件將 GPS 與中國的北斗系統進行了比較,讚揚後者的發展並變得更具彈性。有什麼辦法可以得到反應嗎?現實嗎?對於亞馬遜創辦人傑夫貝佐斯來說,這將是一個致力於取代 GPS 的絕佳機會。無論如何,這就是去年九月報紙上所說的電訊報,在這位億萬富翁為他的柯伊伯計畫創造了新的職位名稱之後。
柯伊伯衛星最初旨在與星鏈競爭,因此可以成為像 GPS 一樣的定位系統,由於它們在低軌道上繞著地球公轉,因此擁有更多、更頻繁的衛星。透過這樣一個項目,傑夫·貝佐斯顯然會瞄準一份重要合同,並影響美國的國家安全,如果伽利略沒有取得成果,也會影響北約的國家安全。
2017 年,英國的一項研究估計,如果發生全面停電,英國僅 GPS 每天就可能造成 10 億英鎊的損失…全面停電的案例凸顯了 GPS 和伽利略在2024 年。