Satelity Tundra zakłócają europejski GPS

Sygnał GPS, który prowadzi telefon przez miasto, jest słabszy, niż podpowiada intuicja. Po przebyciu 20 000 km z orbity dociera na Ziemię słabszy niż szum cieplny gwiazd i światła słonecznego. Odbiornik potrafi go odczytać tylko dlatego, że dokładnie wie, czego szukać, i odsiewa ten ledwie uchwytny sygnał z kosmicznego tła. Wystarczy jednak, że ktoś zacznie nadawać głośno na niemal tej samej częstotliwości, a szept znika.

W Europie taki scenariusz powtarzał się co najmniej 75 razy od 2019 r., od Islandii po Włochy. Źródłem zakłóceń okazała się konstelacja rosyjskich satelitów wojskowych krążących nawet 45 000 km nad Ziemią.

Jak namierzyć satelitę po jego cieniu

Zespół z Uniwersytetu Teksańskiego, kierowany przez prof. Todda Humphreysa i Zachary’ego Clementsa, przez lata analizował nagłe spadki jakości sygnału GPS rejestrowane przez europejskie stacje pomiarowe. Za każdym razem sygnał nawigacyjny słabł mniej więcej dziesięciokrotnie, jednocześnie w odbiornikach oddalonych od siebie o tysiące kilometrów. Nadajniki zakłócające ustawione na ziemi nie dają takiego obrazu, bo ogranicza je krzywizna Ziemi.

Trop doprowadził do rosyjskich satelitów Tundra, należących do systemu wczesnego ostrzegania EKS/Kupoł, który ma wykrywać starty rakiet balistycznych. Satelity poruszają się po silnie eliptycznych orbitach: przez wiele godzin pozostają blisko najwyższego punktu trajektorii i obserwują Arktykę oraz północną Europę. Ich głównym zadaniem jest wykrywanie smug po rakietach. Problem leży w łączności z Ziemią: transmisja w dół odbywa się na częstotliwości 1 577,5 MHz, zaledwie 2,5 MHz od pasma GPS L1 na 1 575 MHz. Przy dużej mocy nadajnika energia „wylewa się” na sąsiednie pasmo, podobnie jak zbyt mocny sygnał radiowy zakłócający pobliską stację.

Badacze potwierdzili źródło metodą różnicy czasu nadejścia sygnału. Mechanizm przypomina triangulację odwróconą: mierzy się mikrosekundowe różnice między momentem, w którym impuls zakłócający dociera do dwóch odległych stacji, w tym przypadku Amsterdamu i Trondheim oddalonych o 1 500 km. Taka różnica wyznacza w przestrzeni powierzchnię możliwego położenia źródła. Po zestawieniu wielu par stacji powierzchnie przecinają się w jednym punkcie. W tym miejscu znajdował się tylko jeden satelita: Kosmos 2546, z dokładnością do 200 metrów. Hiszpańska firma technologiczna GMV niezależnie potwierdziła te ustalenia, stosując porównywalne metody.

Częstotliwość, która omija tylko GLONASS

Zakłócenia uderzają w GPS, czyli system amerykański, europejskie Galileo i chiński BeiDou, ale nie naruszają rosyjskiego GLONASS. Częstotliwość transmisji wygląda więc tak, jakby została dobrana w sposób chroniący własny system, a obciążający konkurencyjne. Czy był to zamysł, czy korzystny dla Rosji efekt techniczny, badacze nie przesądzają. Amerykańskie Siły Powietrzne potwierdziły występowanie zakłóceń, ale publicznie nie oceniły intencji.

Pojedyncze zakłócenie trwa krócej niż dziesięć sekund i zbiega się z przelotem satelity. Większość urządzeń wraca potem do pracy, opierając się na ostatniej znanej pozycji. Największe znaczenie operacyjne ma to dla lotnictwa. Samoloty pasażerskie mają systemy zapasowe, w tym nawigację inercyjną i naziemne radiolatarnie, ale utrata GPS zwiększa obciążenie pilotów i obniża precyzję nowoczesnych procedur podejścia zależnych od pozycjonowania satelitarnego.

Europejska obrona ma martwe pole

Główne europejskie zabezpieczenie, system uwierzytelniania OSNMA w Galileo, działający od lipca 2025 r., pozwala odbiornikowi sprawdzić, czy komunikat nawigacyjny pochodzi z prawdziwego satelity. To skuteczna odpowiedź na spoofing, czyli podstawianie fałszywych sygnałów, m.in. z rozrastającej się sieci 36 naziemnych nadajników w Kaliningradzie. Wobec jammingu OSNMA jest jednak bezradna. Gdy właściwy sygnał zostaje zagłuszony szumem, nie ma już czego uwierzytelniać.

Słabszym punktem jest samo wykrywanie. Do tej pory europejskie instytucje bezpieczeństwa traktowały zakłócenia GPS przede wszystkim jako zagrożenie naziemne. Wektor kosmiczny okazał się udokumentowanym, ale niedostatecznie rozpoznanym polem ryzyka. Jedynym państwem europejskim dysponującym zdolnością wykrywania zakłóceń z orbity jest Francja: jej nanosatelita NESS, wyniesiony w 2023 r., ma instrumenty do charakteryzowania źródeł interferencji z przestrzeni kosmicznej. Niemcy planują wystrzelenie własnych satelitów monitorujących jesienią 2026 r.. Do tego czasu Europa w dużej mierze polega na amerykańskich naukowcach i danych z naziemnych stacji, gdy chce ustalić, co zakłóca sygnały z wysokości 45 000 km.

Docelowym rozwiązaniem ma być europejska konstelacja nawigacyjna niskiej orbity Céleste, wysyłająca silniejsze i trudniejsze do zagłuszenia sygnały. Pełną gotowość osiągnie jednak dopiero w połowie lat 30. Na razie Europa wie, że jej sygnały nawigacyjne są zagłuszane z kosmosu. Nie ma jeszcze własnego, pełnego systemu, który pozwalałby szybko wskazać, kto trzyma nadajnik.