Перебої в роботі GPS стали опосередкованим результатом російсько-української війни — від них страждають цивільні кораблі й літаки в усьому світі. Розв’язати цю проблему допоможе нова розробка — квантова навігація, яку вже успішно випробовують деякі країни.
Як війна «зламала» GPS
Технологію GPS (система глобального позиціювання) створили військовики, проте вона ввійшла в повсякденне життя звичайних людей. Сьогодні складно уявити собі світ, у якому немає GPS або ця система працює зі збоями. Тим часом бойові дії в Україні та Ізраїлі призвели до серйозних проблем у роботі GPS. Ця ситуація стала наслідком різноманітних тактик електронної боротьби, таких як глушіння й підробка. Відома всім українцям абревіатура РЕБ працює й поза межами зони бойових дій.
Загалом війна в Україні показала, що використання радіоелектронної боротьби й підробки GPS задля блокування безпілотників і ракет, збиття їх з курсу та створення інших викликів може стати звичним явищем у майбутньому.
Уже сьогодні через використання радіоелектронної боротьби проблеми з навігацією стали відчувати цивільні літаки й кораблі. Наприклад, Росію підозрюють у глушінні супутникового сигналу літака, на якому повертався міністр оборони Великої Британії Ґрант Шаппс. Загалом, за експертною оцінкою, на початку 2024 року Росія глушила сигнал GPS на кожному четвертому рейсі британських Військово-повітряних сил. Та й конфлікт на Близькому Сході посилив проблеми зі збоями в роботі GPS. Ще 2023 року цивільні кораблі в Чорному морі повідомляли про проблеми із GPS. Тоді офіційні особи Болгарії (кораблі саме цієї країни зіткнулися з проблемами) обережно висловилися, що глушіння сигналу GPS здійснювалося «за допомогою систем радіоелектронної боротьби», проте не повідомили, яка саме країна відповідальна за ці перебої.
Читайте також: Як світ пережив ІТ-хаос і які уроки з нього виніс
Фінській авіакомпанії Finnair навіть довелося призупинити щоденні рейси до другого за величиною міста Естонії — Тарту на місяць через те, що два її літаки зазнали перешкод GPS.
Іншою проблемою є спуфінг, під час якого надсилаються помилкові сигнали, щоб обдурити пристрій GPS, тобто щоб він подумав, ніби є десь в іншому місці. За даними European Business, 2022-го на літаках було зареєстровано майже 50 тисяч таких інцидентів, що в п’ять разів більше, ніж попереднього року.
Проблеми в працездатності системи геопозиціювання вивчають науковці. А колишній директор ЦРУ Леон Панетта вважає, що ці, викликані військовими діями, збої в роботі GPS становлять значну загрозу й можуть призвести до повсюдного хаосу, вплинувши на все: від екстрених служб до фінансових операцій. Технологія GPS глибоко інтегрована в різні критично важливі системи.
Загалом, поширеність бойових дій за допомогою GPS, яка зростає, підкреслює потребу надійних контрзаходів та альтернативних технологій для забезпечення безпеки як цивільних, так і військових операцій. Ситуація, у якій радіоелектронна боротьба й протисупутникова зброя можуть залишити окрему країну світу без GPS, сьогодні не є зовсім неймовірною.
Новий етап розвитку технологій позиціювання — квантова навігація
Військові оператори часто покладаються на технологію інерціальної навігації на додаток до GPS. Ця система передбачає використання для наведення вбудованих датчиків і сенсорів. Проте її головним недоліком є те, що довга робота без точної геопозиції веде до накопичення помилок.
Альтернативою цій системі є квантова навігація. І світ якраз активно працює над її розробкою. Так, наприклад, на початку 2024 року Військово-технологічне агентство Великої Британії повідомило про успішне створення квантового навігаційного пристрою.
Квантова навігація використовує принципи квантової механіки для забезпечення точного позиціювання, не покладаючись на зовнішні сигнали, такі як GPS. В основі цієї технології лежать квантові датчики, які використовують унікальні властивості квантових частинок для вимірювання змін у русі й положенні з досить високою точністю.
Читайте також: Знищити залишки приватності. Які ризики несе законопроєкт про відеоспостереження
Якщо супутникова навігація покладається на сигнал, що повертається з космосу, квантова навігація зосереджена на русі одного атома, який відстежується в кріогенних умовах. Одним із її ключових компонентів є квантовий акселерометр. Він аналізує ультрахолодні атоми, що демонструють квантову поведінку, яку можна виміряти для визначення швидкості й прискорення.
Замість супутника й потреби щоразу звертатися до нього квантова навігаційна система залишається в кожному окремому транспортному засобі, до того ж вимірювання відбуваються «в місці використання». Це означає, що сигнал не рухається разом із ціллю, що значно ускладнює її перехоплення.
Квантові акселерометри є набагато точнішими, ніж гіроскопи, які притаманні згаданій вище інерціальній навігації. Тож у якийсь момент вони зможуть стати набагато кращою заміною сучасним навігаційним системам та їх можна буде використовувати для забезпечення навігації без GPS.
Поки що розробники лише досліджують квантову навігацію, проте в травні 2024 року у Великій Британії випробували цю систему. Уже в липні Британський Королівський флот розширив експерименти з впровадження цієї технології.
Переваги перед традиційними системами
Головною перевагою квантової навігації є її стійкість до тактик радіоелектронної боротьби. На відміну від GPS-сигналу, який може бути спотворений глушінням або підробкою, квантові системи працюють незалежно від зовнішніх сигналів. Це робить їх особливо цінними у військових застосуваннях, де безпечна й надійна навігація має вирішальне значення.
Крім того, квантова навігація може забезпечити вищу точність протягом тривалого часу, адже такі датчики значно зменшують похибки.
Учасники експериментів наголошують, що основними проблемами сучасних квантових навігаційних систем є те, що наразі обладнання для них достатньо велике. Проте експерти переконані, що через п’ять-десять років така навігаційна система може бути розміром з коробку для взуття й у тисячу разів точніша, ніж аналогічні системи.
Штучний інтелект для навігації
Не лише квантові навігаційні системи розробляються у світі як альтернативи традиційному GPS.
Військово-повітряні сили США навчають штучний інтелект керувати літаками й експериментують з аналогічною метою — на випадок, якщо GPS буде виведено з ладу. Американські військові розглядають штучний інтелект як альтернативний метод навігації в середовищах без GPS.
У 2023 році Військово-повітряні сили перевірили, яким було б на вигляд використання ШІ-інструментів для навігації вантажного літака C-17. Під час льотних випробувань штучний інтелект зміг дізнатися, за якими сигналами стежити, щоб скерувати літак у потрібне місце.
Попри те що штучний інтелект у такому контексті створює нові можливості, зокрема як навігаційна альтернатива традиційним методам, використання ШІ у сферах, дотичних до військової справи, актуалізує багато запитань, серед яких — недопущення ситуації, коли штучний інтелект ухвалюватиме рішення про вбивства людей.
Майбутнє квантової навігації
Потенційне застосування квантової навігації важливе в цивільному контексті, адже такі квантові системи можуть підвищити безпеку й ефективність автономних автомобілів та навіть покращити дослідження космосу. Наприклад, у місцях, де сигнали GPS слабкі або недоступні, як-от підводні середовища, квантова навігація може запропонувати надійну альтернативу.
Авіаційна промисловість також може дістати користь від цієї технології. Квантові датчики можуть надавати точні дані про позиціювання літака, забезпечуючи безпечну та ефективну роботу навіть у середовищах, де GPS заборонено. Це особливо актуально для військових літаків, які працюють у спірному повітряному просторі, де підтримка навігаційної цілісності є надзвичайно важливою.
Окрім того, інтеграція квантової навігації з іншими новими технологіями, такими як штучний інтелект і машинне навчання, може ще більше розширити її можливості. Поєднуючи квантові датчики з алгоритмами штучного інтелекту, можна розробити адаптивні навігаційні системи, які забезпечуватимуть ще краще позиціювання в особливих умовах.