Légiközlekedés és biztonság: Az új órák megoldást jelenthetnek a GPS-hackerek ellen

2024. január 17-én egy Ryanair gép, amely Londonból tartott Vilniusba, hirtelen kénytelen volt megszakítani a leszállását. A Boeing 737 MAX 8-200-as típusú repülőgép már körülbelül 850 láb (259 méter) magasan járt, amikor az alapvető Global Positioning System (GPS) jeleinek zavarát észlelték. A zavar miatt a gép sürgős kitérőt végzett, és a tervezett landolás helyett több mint 400 kilométerre (250 mérföld) délre, Varsóba kellett átrepülnie. A litván légi hatóságok később megerősítették, hogy a repülőgépet GPS jel interferencia érte, ami nem volt egyedi eset, mivel az előző három hónap alatt több mint 800 GPS interferenciás esetet regisztráltak a litván légterekben. Észtország és Finnország is aggályokat fogalmazott meg, Oroszországot vádolva azzal, hogy technológiát használ a műholdas navigációs jelek zavarására a NATO keleti szárnyánál, amit Oroszország tagadott.

A GPS zavarásának fenyegetése azonban nem csupán a légi közlekedésre korlátozódik. 2017-ben egy kormányzati jelentés arra figyelmeztetett, hogy a rendszerszintű GPS zavarás leállíthatja az Egyesült Királyság pénzügyi, elektromos és kommunikációs rendszereit. A GPS működése azon alapul, hogy a felhasználók több műholdtól kapnak jeleket, és a jelek eljutásához szükséges időt használják a pontos helymeghatározásra. A GPS pontos működése érdekében hatalmas atomórák kommunikálnak közvetlenül a műholdakkal, lehetővé téve számukra, hogy 100 milliárdadrészek másodpercre pontosan tudják az időt. Ez a precíz időmérés kulcsszerepet játszik világszerte különböző gazdasági tevékenységekben, így a kommunikációs rendszerekben, az elektromos hálózatokban és a pénzügyi hálózatokban. A GPS elvesztésének potenciális költségét napi 1,4 milliárd fontra becsülik, ezért nem meglepő, hogy a GPS zavarás szerepel az Egyesült Királyság nemzeti kockázati nyilvántartásában, mint az egyik legnagyobb fenyegetés.

Egy brit tudósokból álló csoport, akiket a „Time Lords” (Időurak) néven emlegetnek, megoldást keres a problémára. A terv egyszerű: olyan biztonságos alternatívát kell kifejleszteni a GPS számára, amely lehetővé teszi új atomórák hordozható használatát, elkerülve a műholdak által közvetített jelek zavarását. Az elképzelés megvalósítása azonban rendkívül nehéz feladat: atomenergia kihasználása, új típusú órák fejlesztése és akár az idő mérésének módjának megváltoztatása – mindezt néhány éven belül. Az Egyesült Királyság kormánya az utóbbi hónapokban kutatási kezdeményezéseket indított a GPS zavarásának kezelésére, de a prototípusok robusztus eszközökké alakítása, amelyeket végül a telefonjainkba is be lehetne építeni, hatalmas feladat, és a technológia iránti igény egyre sürgetőbbé válik.

A tudósok kihívása hasonlítható John Harrison 18. századi találmányához, aki kifejlesztette a hordozható órát a tengeri navigációhoz, megoldva ezzel a hosszúsági problémát, ami új kereskedelmi korszakot és a felfedezés aranykorát indította el. Háromszáz évvel később a kutatók ismét versenyt futnak egy új óra tökéletesítéséért, amely megoldhatja a GPS problémát, és a hatás valószínűleg legalább olyan átalakító erejű lesz. Dr. Helen Margolis, a brit időmérési laboratóriumok vezető tudósa szerint „a történelem azt mutatja, hogy minden alkalommal, amikor javul a pontos időmérés képessége, új alkalmazások következnek, amelyek lehetővé teszik olyan dolgok megvalósítását, amikről korábban álmodni sem mertünk”.

1967-ben a világ időtartóit tömörítő nemzetközi testület, a Mértékegységek és Mérések Általános Konferenciája megállapodott abban, hogy az időt atomórák segítségével határozza meg, nem pedig a Föld forgásával. Ez a váltás olyan radikális módon alakította át a világot, mint Harrison órája, és megalapozta a GPS-t és hasonló űralapú rendszereket. Az új hordozható GPS-alternatíva keresése a kvantumtechnológiák területét érinti, az atomok manipulálásának módjait kutatva. Az utóbbi években a téma körüli buzz a hatalmas kvantumszámítógépek fejlesztéséről szólt, de a navigáció és az időmérés javításának csendes forradalma eddig háttérbe szorult. Prof. Douglas Paul, a brit Kvantum Technológiák Alapú Pozicionálás és Időzítés Központjának (QEPNT) vezetője szerint a kvantumtechnológia itt fogja először megmutatni hatását. Elmondása szerint „két-három éven belül várhatóan megjelenik valamilyen navigációs rendszer a piacon”.

A QEPNT tudósai együtt dolgoznak az NPL kutatóival, akik a „Time Lords” becenevet kapták. Az NPL 1955-ben találta fel az első, a legtöbb mai atomórához hasonló órát, amely a cézium atomjának sugárzásának frekvenciáján alapult. A GPS és más műholdas navigációs rendszerek az időszinkronizálás érdekében a földi pontosabb órákhoz igazítják saját óráikat. Az alternatíva kifejlesztéséhez azonban új típusú atomórára van szükség, amely végül miniaturizálható és elég robusztus ahhoz, hogy a mindennapi életben is működjön. Az NPL kutatói egy úgynevezett optikai óra tökéletesítésén dolgoznak, amely 100-szor pontosabb, mint a mai legpontosabb céziumórák. Az új órák lézerfény segítségével működnek, és várhatóan megváltoztatják az időmérés definícióját is.

A brit kormány azzal a céllal alakította meg a QEPNT-t, hogy a technológiát chipekre zsugorítsa, így elérhetővé téve azokat a mindennapi életben. Azonban ez a folyamat nem fog gyorsan megvalósulni, hiszen a kritikus nemzeti infrastruktúrák átalakítása még évtizedekbe telhet. A kutatók ugyanazokkal a problémákkal néznek szembe, mint amelyeket Harrison a 18. században tapasztalt, amikor a tengeri óráját fejlesztette. Harrisonnak olyan órát kellett készítenie, amelynek időmérése nem változik a hőmérséklet, nyomás vagy páratartalom változása miatt, és amely folyamatosan mozgó hajón is működött. Végül kiderült, hogy a méret csökkentése segíthetett a megoldásban – minél kisebbek lettek az órák, annál robusztusabbak voltak a tengeren.

A GPS zavarás komoly problémákat okoz a brit katonai erők számára is, különösen olyan konfliktusos övezetekben, mint Ukrajna. A kutatók célja, hogy a technológia ne csak a valós világban, hanem a legkeményebb körülmények

Forrás: https://www.bbc.com/news/articles/cq6yg204pvmo