GPS - Hải đăng trong không gian

Không lâu sau khi có thông tin cho rằng hệ thống định vị toàn cầu GPS sẽ phải tạm ngừng hoạt động trong tương lai gần vì không được bổ sung vệ tinh mới thay thế thì các quan chức lầu năm góc đã chính thức lên tiếng bác bỏ giả thuyết trên. Theo đó, số vệ tinh tối thiểu cần thiết để duy trì hoạt động của GPS 24/24 trên phạm vi toàn cầu là 24. Con số hiện nay là 31. Chương trình chế tạo vệ tinh GPS được thực hiện tốt, và các vệ tinh luôn có tuổi thọ cao hơn thiết kế, chưa kể còn một số vệ tinh dự phòng. Và theo lời của một quan chức thì xác suất xảy ra việc ngừng hoạt động còn nhỏ hơn xác suất trúng vé độc đắc.

GPS hiện là hệ thống vệ tinh định vị duy nhất hoạt động trên phạm vi toàn cầu, và đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các hoạt động dân sự cũng như quân sự. Không chỉ giúp định hướng các phương tiện từ máy bay, tàu chiến đến thiết giáp và cả từng cá nhân người lính, GPS còn mở đường một thế hệ những vũ khí chính xác từ bom đến pháo binh, tạo ra một cuộc cách mạng trong tác chiến.

Và tất nhiên và cùng với đó, người ta cũng tìm cách phát triển công nghệ gây nhiễu GPS. Tuy vậy, việc gây nhiễu cũng là con dao 2 lưỡi, vì bản thân thiết bị gây nhiễu cũng là một nguồn phát tín hiệu chủ động, và nếu đối phương có khả năng tác chiến điện tử tốt, họ có thể dò ngược ra những nguồn này. Như trong cuộc chiến vùng vịnh lần 2, quân đội Iraq sử dụng những thiết bị gây nhiễu cơ động, nhưng cuối cùng vẫn bị phát hiện và tiêu diệt. Do đó, sử dụng 100 nguồn gây nhiễu nhỏ rải đều trên một khu vực lớn sẽ hiệu quả hơn một thiết bị công suất lớn. Khi bị gây nhiễu, các vũ khí thông minh sẽ chuyển từ GPS sang chế độ dẫn đường bằng quán tính, có độ chính xác thấp hơn.

Cao hơn gây nhiễu là việc giả tín hiệu, khiến cho bộ dẫn đường tin rằng mình đang nhận tín hiệu từ vệ tinh nhưng thật ra đó là tín hiệu giả của đối phương và khiến cho vũ khí rơi chệch mục tiêu. Tuy nhiên, việc tạo tín hiệu giả này phải mất nhiều thời gian, với độ lệch được tích tụ từ từ. Nếu bộ dẫn đường nhận thấy có độ sai lệch quá lớn giữa những lần xử lý tín hiệu, nó sẽ nhận biết đây là tín hiệu giả. Nếu có đủ thời gian, đối phương với khả năng tác chiến điện tử mạnh có thể điều khiển vũ khí tấn công ngược lại. Tuy vậy, đây là một công việc rất phức tạp và đòi hỏi một trình độ công nghệ rất cao.

Thực tế thì GPS và chống-GPS cũng giống như nhiều cuộc đua thanh kiếm-tấm khiên cổ điển trong quân sự. Giống như radar, ngay sau khi nó ra đời thì ngay lập tức những công nghệ chống radar cũng được phát minh, tuy vậy radar cũng tiếp tục tiến hóa và vai trò của nó vẫn ngày một quan trọng. Tương tự, GPS hôm nay hiển nhiên là có khả năng chống nhiễu tốt hơn vài năm trước nhờ những tiến bộ về các thiết bị điện tử cũng như phần mềm. Trong nhiều trường hợp, vấn đề tín hiệu vệ tinh yếu còn gây đau đầu hơn cả việc bị đối phương gây nhiễu.

RSN (Công nghệ định vị mặt đất tăng cường) mới được phát triển nhằm đối phó với cả việc gây nhiễu và tín hiệu yếu. Cơ bản thì RSN kết hợp các thuật toán, ứng dụng xác suất thống kê và cải tiếng angten để nhận cả tín hiệu GPS và từ nguồn khác, kết hợp lại để ước tính ra thông số bị thiếu khi mất tín hiệu, nếu phần mềm cho rằng thông số này chính xác hơn là chuyển sang back-up (tức là dùng quán tính) thì nó sẽ dùng RSN. Nguồn khác có thể là từ máy bay hoặc thiết bị phát sóng trên mặt đất.

Gần tương tự là công nghệ vệ tinh giả. Nói chung, công nghệ vệ tinh giả nhằm giả lập những ứng dụng của vệ tinh nhờ những thiết bị không đặt trong không gian. Trong trường hợp cụ thể để hỗ trợ GPS, một thiết bị vệ tinh giả bao gồm một bộ chống nhiễu GPS, tích hợp với bộ thiết bị đo quán tính, máy phát tín hiệu GPS, bộ nguồn, datalink. Các thiết bị này có thể đặt trên máy bay, UAV, trên mặt đất…Công nghệ này cung cấp khả năng chống nhiễu rất tốt trong một khu vực nhất định.

Một hướng đi nữa trong việc chống nhiễu là thiết kế lại angten, cho phép nó nhận biết hướng của tín hiệu nhiễu và không nhận tín hiệu từ hướng đó.

GPS có phiên bản quân sự, được mã hóa và độ chính xác cao và bản dùng cho dân sự không có mã hóa. Tuy nhiên, dưới thời TT Clinton, tín hiệu dân sự được cải tiến giảm sai số cho phép tín hiện dùng cho dân sự có độ chính xác gần bằng của quân sự. Hiện có nhiều nước đã phát triển những vũ khí chính xác sử dụng tín hiệu GPS dân sự, bao gồm cả Nga, TQ, Ấn độ…GPS dân sự hiển nhiên là dễ bị gây nhiễu hơn nhiều so với quân sự. Mặc dù ra đời sau, nhưng công nghệ vũ khí chính xác sử dụng vệ tinh lại rẻ tiền và ít phức tạp hơn công nghệ dẫn bằng laser ra đời trước đó. Vấn đề quan trọng là bạn có sở hữu một hệ thống vệ tinh định vị riêng hay không.