伽利略：欧洲GPS面临历史上最大挑战

9 月 18 日，SpaceX 猎鹰 9 号火箭从卡纳维拉尔角起飞，载着非常珍贵的货物：欧洲主权的一部分。随着两颗伽利略卫星准备明年启动距地球超过 23,000 公里，这家美国公司开始向卫星定位服务的竞争对手伸出援手。全球定位系统（全球定位系统）。继去年四月首次起飞后，这是第二次任务。

欧洲更愿意自己发射这些卫星，因为阿丽亚娜 6 号火箭。但近年来，欧洲航天局（ESA）的预算首先分配给新型运载火箭的研发。该项目现已完成，使投资资金转向我们的 GPS 竞争对手伽利略成为可能。因此，9 月 18 日的发射具有象征意义：在完成阿丽亚娜 6 号的建造后，欧洲将恢复欧洲 GPS 服务。

因此，对 SpaceX 的依赖只是暂时的。从今年年底开始，欧洲将能够使用自己的火箭阿丽亚娜 6 号发射伽利略卫星。通过利用美国公司在 4 月和 9 月的发射，欧洲 GPS 在特定时期首先节省了时间当美国的GPS成为俄罗斯电子战的目标时。因此，伽利略可能会改变这种情况，而 GPS 则显示出疲软的迹象。

GPS 诞生于 20 世纪 70 年代，并于 1995 年投入使用，目前正面临威胁。在俄罗斯和中东之间，该系统在某些冲突地区越来越多地受到攻击。干扰和欺骗的案例正在增加，特别是在巴尔干地区、波兰或黑海上空。这是破坏对手（欧洲和北约）稳定并给航空等某些活动部门带来问题的一种方式。

二十年后，也就是 2000 年代，伽利略从美国体系的错误中吸取了教训，并设法提供了更加精确和有弹性的东西。当 GPS 定位到 10 米时，伽利略会指向最近的米。当军用版本的GPS指向最近米时，等效的伽利略服务只允许20厘米的误差范围。这一壮举才刚刚开始，而伽利略号于 2016 年才投入使用。

伽利略2024年，关键的一年

伽利略推出简历

为了运行其系统并增加其功率，从2018年起，伽利略卫星的数量已达到24颗，部署在三个不同的轨道上。为了确保地球上的每个地方都能受益于欧洲 GPS 服务，四颗卫星永久划过世界任何地区的天空。为了做到这一点，这些设备沿着海拔超过 23,000 公里的轨道运行，远高于我们习惯听到的高度，尤其是低轨道星链。

不久之后，伽利略将拥有 27 颗卫星。去年4月派出的两位明星刚刚服役，9月18日派出的两位明星将于明年初开始他们的职业生涯。它们将使欧洲 GPS 拥有最少数量的卫星来运行，同时也拥有大量的安全卫星，随时可以作为替代卫星。在该星座中，一些卫星已经使用了13年，并且出现过不容小觑的故障。

迈向第二代伽利略卫星

伽利略将通过阿丽亚娜6号完成第一代卫星的发射，然后于2026年开始部署第二代卫星“G2”。目前还有三对第一代卫星需要在两年内发送，然后再发送一批十二颗新一代卫星。它们会更重，但也更精确、更有弹性。

为了设计它们，欧洲 GPS 继续邀请空中客车公司、泰雷兹及其子公司泰雷兹阿莱尼亚航天公司进行设计。这家法国电子集团的任务是设计更强大的系统，能够检测和响应网络攻击。但泰雷兹不仅仅是保护卫星，还负责保护“地面部分”，即地球上 16 个伽利略站的网络，甚至比轨道上的系统对网络攻击更加敏感。

有未来科学泰雷兹信息系统网络安全总监莱昂内尔·萨尔蒙 (Lionel Salmon) 宣称，其目标是应对“来自量子计算机的新威胁，能够破坏现有的加密算法”。在最糟糕的情况下，法国经理显然提到了服务中断，这“即使是很短的时间，它也会破坏经济的稳定，在最坏的情况下，可能导致严重事故。”

除了电力推进和功能更强大的新型天线外，第二代伽利略卫星还将配备更多原子钟“甚至更好”，欧洲航天局（ESA）表示。但为什么要给他们配备原子钟呢？因为伽利略的整个操作都是基于时间、地理定位的。确定物体的位置取决于时间和距离。

根据卫星的轨道以及信号传输时间和接收时间之间的时间差，地面设备可以转录其位置，并且精度达到上述水平。该系统基于四颗卫星：三颗用于进行三边测量计算，最后一颗用于确保基于完全同步时钟的计算精确到纳秒。

40 亿部配备 Galileo 的智能手机

伽利略权力的崛起不仅在其星座中是显而易见的。在地球上，接收器的数量正在增加。如果 2019 年我们有 10 亿台兼容设备，那么现在已经超过 40 亿台。这一大幅增长归功于一项新的欧洲指令，该指令要求在欧洲销售智能手机和其他联网设备的所有品牌都必须与欧洲 GPS 兼容。

许多设备都是如此，从苹果的 iPhone X，到谷歌的 Pixel 2，再到三星的 Galaxy S10。如今，他们的整个系列都是兼容的。要了解您的型号的兼容性，欧盟建议使用该应用程序GPS测试，这使我们能够显示与我们的手机连接的所有卫星。一种查看四颗著名伽利略卫星及其在天空中位置的方式。

伽利略卫星和地面设备之间的关系也将在几个月内发生变化。地面设备不仅能够获取地理位置，还能够接收消息，例如发生森林火灾、洪水或工业事故时发出的警报。然后，到 2026 年，伽利略将使船只和飞机能够传达求救信息及其位置，以防止救援。

另一个重大项目将是航空运输。随着 GPS 在飞机导航中的普及化，飞行计划不断发展，并且越来越多地根据每个设备和条件进行定制，从而可以优化轨迹，从而节省时间和燃料。自从伽利略的前身 EGNOS 于 2011 年问世以来，该行业就对该系统产生了兴趣，并特别赞扬了其对卫星制导方法的兴趣，而 GPS 则无法实现这一点，因为它无法获得足够的、可靠的垂直监控。指导。

伽利略和电子战（威胁 GPS）

伽利略和加密信号

在电子战已经威胁到 GPS 的世界中，当且仅当其系统具有弹性时，伽利略才能够保持所有这些技术进步。 2023 年，欧洲服务希望通过测试新的加密信号解决方案来证明自己，即对 OS-NMA（开放服务 - 导航消息身份验证）身份验证系统进行一系列针对欺骗的大规模测试。一种新的认证机制，以验证伽利略网络传输的信息确实是……由伽利略传输的。

伽利略加密信号增强计划针对的是电子战中最热门的威胁之一。它通常被称为“欺骗”，包括以更高功率发射信号来抑制原始信号，同时用另一个信号替换它，以欺骗接收器并扭曲地理定位。

对于接收设备来验证伽利略信号是否已验证，它们将找到 E1 频段的电子签名，该签名具有允许地理定位的相同数据消息。依赖于旧协议的身份验证功能，称为 TESLA（定时高效流丢失容忍身份验证），需要低带宽来传输身份验证信息。

与美国GPS结合的紧迫性

够了吗？很难知道，但有一点可以肯定，保护美国GPS的紧迫性已经成为一个重大问题。这不仅是为了欧洲的主权，也是为了美国，因为美国希望找到 GPS 的替代方案，并将服务结合起来，使其更具弹性。 2019年，德国中校蒂姆·瓦森在智库评论中惊呼联合空中力量能力中心:“使用更多频率所带来的优势已得到认可”。

在军事背景下，随着 GPS 和伽利略的加密频段，中校坚持认为“为了利用这两个系统，接收器不仅能够接收两个信号并并行计算导航数据，而且还能够将它们组合起来”。并行使用还可以检测以下情况欺骗,“如果其中一个信号被篡改，另一个信号就会检测到并通知用户。”

五年后，即 2024 年 7 月 19 日，国家天基 PNT 咨询委员会试图警告国防部副部长凯瑟琳·霍恩·希克斯 (Kathleen HON Hicks)。在一份四页的备忘录中美国前海军上将萨德·威廉·艾伦批评过去20年来高层管理人员对GPS问题缺乏重视。“美国对 GPS 的持续过度依赖导致关键基础设施和应用程序容易受到各种有据可查的意外、自然和恶意威胁”，他批评道。

为了强化其信息，该文件将 GPS 与中国的北斗系统进行了比较，赞扬后者的发展并变得更具弹性。有什么办法可以得到反应吗？现实吗？对于亚马逊创始人杰夫·贝索斯来说，这将是一个致力于取代 GPS 的绝佳机会。无论如何，这就是去年九月报纸上所说的电讯报，在这位亿万富翁为他的柯伊伯项目创造了新的职位名称之后。

柯伊伯卫星最初旨在与星链竞争，因此可以成为像 GPS 一样的定位系统，由于它们在低轨道上绕地球公转，因此拥有更多、更频繁的卫星。通过这样一个项目，杰夫·贝索斯显然会瞄准一份重要合同，并影响美国的国家安全，如果伽利略没有取得成果，也会影响北约的国家安全。

2017 年，英国的一项研究估计，如果发生全面停电，英国仅 GPS 每天就可能造成 10 亿英镑的损失……全面停电的案例凸显了 GPS 和伽利略在2024 年。

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