Что бы мы делали, если бы система GPS (Global Positioning System, система глобального позиционирования) перестала работать? Во-первых, пришлось бы просто больше думать и обращать внимание на окружающий мир, всякий раз добираясь из точки А в точку Б. В этом есть определенная польза: будет меньше курьезов, связанных с навигационными устройствами, на которые мы, возможно, излишне полагаемся. Мы меньше будем въезжать в реки и оказываться на краю обрывов.
Не так давно пара из Швеции решила съездить на итальянский остров Капри, но, вписав в поиске название с ошибкой (Карпи вместо Капри), они оказались за сотни километров от искомого острова и спрашивали прохожих на улицах в центре Италии, где здесь море.
Но такие случаи — скорее исключение из правил. Обычно от GPS больше пользы, чем вреда. Если бы система глобального позиционирования внезапно вышла из строя, движение на дорогах замедлилось бы, водителям пришлось бы пристальнее вглядываться в дорожные указатели и чаще останавливаться, чтобы развернуть карту.
На вокзалах исчезли бы информационные табло, которые сообщают, когда ждать прибытия следующего поезда. Измученные диспетчеры такси координировали бы весь таксопарк по телефону.
Усложнилась бы работа и чрезвычайных служб: операторы не могли бы быстро устанавливать местонахождение звонков и находить ближайшие машины "скорой" или полиции.
В портах возникла бы путаница, ведь этой системой оснащены краны, которые разгружают суда. Магазинные полки время от времени пустели бы, а заводы простаивали из-за того, что нарушилась отлаженная система логистики.
По оценкам британского правительственного ведомства, в случае, если GPS перестанет работать, такие индустрии, как фермерство, строительство, рыбная ловля, видеонаблюдение, будут терять по миллиарду долларов в день за первые пять дней.
Интернет, банкоматы, фондовые биржи, системы электроснабжения — для всего этого нужен определенный стандарт времени, чтобы обеспечить бесперебойную работу по всему миру.
GPS состоит из 31 спутника, которые с высокой точностью синхронизируют время. Каждый беспрерывно посылает радиосигнал на Землю.
Смартфоны с помощью этих сигналов определяют географическое местоположение. Выводы делаются по времени отправки сигнала и тому, где находился спутник. Если часы спутника собьются хотя бы на одну тысячную секунды, погрешность навигатора составит 200-300 километров.
Аппаратный сбой даже на одну стотысячную секунды может привести к серьезным проблемам. Банковские платежи, рынки ценных бумаг, энергетика, цифровое телевидение, облачные вычисления — все зависит от согласования времени в разных геолокациях. Система GPS работает всегда, нам не нужно ни платить за нее, ни знать ее устройство.
Если бы она дала сбой, смогли бы резервные системы ее заменить? Сейчас, похоже, никто не может точно ответить на этот вопрос.
Впрочем, никто также не пытается подсчитать, сколько стоит GPS. Без этой системы не обходится практически ни одна сфера жизни, и оценивать стоимость GPS — все равно, что оценивать стоимость кислорода для дыхательной системы.
Эти спутники летают не сами по себе. Их работу круглосуточно отслеживают инженеры на Военно-воздушной базе Шривер в Колорадо-Спрингс.
С помощью специальных команд они определяют местоположение спутников и их работоспособность. Самому старому из спутников 26 лет — больше даже, чем некоторым инженерам.
Изобретение американского оборонпрома изначально создавалось как штука, которая бы позволила бомбардировщикам наносить прицельные удары: пять бомб должны были упасть в одну воронку — таким был критерий оценки. Но даже этот аргумент поначалу казался сомнительным.
«Я и так знаю, где нахожусь, зачем, чтобы еще какой-то чёртов спутник сообщал мне об этом?» — таким было типичное возражение критиков этой разработки, которых удалось переубедить только после войны в Персидском заливе. Тогда участники операции под названием «Буря в пустыне» стали свидетелями настоящей песчаной бури не в метафорическом ее смысле: видимость была ограниченной, дальше пяти метров невозможно было ничего разглядеть.
И GPS очень им пригодилась, с ее помощью солдаты маркировали места мин и выбирали маршрут обратного отхода к воде, чтобы не наталкиваться друг на друга.
Поначалу в распоряжении армии было очень мало GPS-передатчиков, и солдаты просили своих родственников из Америки прислать какую-нибудь похожую штуку из того, что было доступно в продаже. А стоили тогда эти устройства свыше тысячи долларов.
Система GPS в ее нынешнем виде появилась только в 1995 году. Американское военное руководство поначалу не хотело, чтобы GPS становилась общедоступной. Они пытались даже сделать так, чтобы спутники посылали два сигнала: точный — для военного применения и искаженный — для гражданского пользования. Однако технологические компании быстро нашли применение и слабым сигналам.
А уже в нулевых годах Билл Клинтон, смирившись с неизбежностью, сделал высокоуровневый сигнал доступным для всех. Сегодня GPS — основа технологического мира, и лишь небольшая доля ее применения приходится на военную отрасль.
GPS III
Дана Говард, президент Resilient Navigation Timing Foundation (организации, которая наблюдает за работой GPS), говорит, что сценарий, при котором злоумышленники могут вывести из строя спутник, весьма маловероятен. Куда проще перехватить его сигнал. «GPS настолько интегрирована в нашу повседневную жизнь, что любая существенная поломка таит в себе практически экзистенциальную угрозу».
Теоретически злоумышленники могут заглушить сигнал и вывести из строя все системы какого-нибудь крупного города. Не нужны дорогостоящие ракеты, чтобы уничтожить спутник, достаточно передавать по радиочастотам какую-то тарабарщину, чтобы передатчики не могли принять спутниковый сигнал.
Чтобы защитить систему от глушилок и киберугроз, разрабатываются спутники следующего поколения. Ожидается, что к 2034 году все существующие спутники заменит модель GPS III производства Lockheed Martin. Они втрое точнее, а уровень защиты от глушилок в 8 раз выше по сравнению с нынешними.
Два новых спутника GPS III уже запущены, и на подходе еще 6. Все они конструируются вручную, а на создание одного уходит полтора года.
Эксперты также отмечают важность вспомогательных наземных систем.
Альтернативы
Конечно, есть и альтернативные системы навигации.
Китайская Beidou стремительно развивается, только в 2018 году было запущено 10 таких спутников. Подобные разработки есть у Евросоюза (Galileo), Японии и Индии, России (хотя ГЛОНАСС уступает своим аналогам).
Существуют и наземные альтернативы спутниковой навигации. Главная из них — eLoran, но она не охватывает весь мир. Основное ее преимущество в том, что сигнал сильнее, чем у GPS.
Пока сигналы GPS проходят путь в 20 000 км из космоса на Землю, они ослабевают, становятся более уязвимыми перед злоумышленниками. Тод Хамфри, исследователь из Техасского университета, недавно продемонстрировал, как с помощью т. н. спуфинга (имитации сетевого соединения) заставить дрон упасть, а яхты — отклониться от курса. По его предположению, потенциальным злоумышленникам вполне по силам сжечь целые сети электроснабжения, создать проблемы мобильным операторам или обрушить фондовые рынки.
Сложно сказать, какой именно ущерб может быть от измененных GPS-сигналов. Однако шведским туристам в итальянском Карпи хорошо известно, что заблудиться и ошибочно полагать, что движешься в правильном направлении, — отнюдь не одно и то же.
