Naukowcy z Uniwersytetu Morskiego w Gdyni badają zakłócenia sygnału GPS nad Polską

Mapa ze strony gpsjam.org pokazuje rejony świata, gdzie występują zakłócenia sygnału GPS, czyli systemu nawigacji satelitarnej. Na żółto zaznaczono rejony o średnim poziomie zakłóceń, na czerwono - wysokim. W środę, 8 stycznia br. czerwona plama obejmowała obszar Bałtyku, a nad lądem niebo nad znaczną częścią Pomorza ( z wyłączeniem Słupska), rejon wokół Koszalina, część Kujawsko-Pomorskiego z Grudziądzem i Włocławkiem, Płock i prawie całe Podlasie.

- Urząd Morski w Gdyni odnotowuje zakłócenia odbioru sygnału GPS - zarówno od statków, jak również z naszych stacji pomiarowych - potwierdza Magdalena Kierzkowska, rzeczniczka urzędu. -  W zakresie bezpieczeństwa statków, zawijających do portów polskiego wybrzeża, działamy tak, aby zakłócenia nie wpływały na bezpieczeństwo ani na płynność ruchu statków. Statki mają wiele sposobów na określanie swojej pozycji na morzu, szczególnie w bliskości lądu, a dla statków wchodzących do podstawowych portów polskiego wybrzeża (Szczecin, Świnoujście, porty Zatoki Gdańskiej) dostępny jest również serwis asysty morskiej. 

Rzeczniczka przypomina, że w zakresie wykorzystywania sygnału GPS do nawigacji przez statki, zmierzające do polskich portów, administracja morska dysponuje również innymi narzędziami, służącymi poprawie dokładności pozycji.

SPRAWDŹ TEŻ: Zakłócenia GPS nad Pomorzem oraz całym Morzem Bałtyckim. To Rosjanie? 

Brutalny jamming i podstępny spoofing

Pierwsze zakłócenia nad Polską na dużą skalę wystąpiły tuż przed końcem 2023 roku, w święta Bożego Narodzenia.

Eksperci rozróżniają dwie kategorie zakłóceń sygnału GPS.

- Pierwsza, tak zwany jamming, polega na nadaniu dużej mocy sygnału na tej samej częstotliwości, na których pracują systemy GPS-u - wyjaśnia dr inż. kpt. ż.w. Jarosław Cydejko  z Wydziału Nawigacji Uniwersytetu Morskiego w Gdyni. - Jest to brutalna metoda, która właściwie wszystko wycina. Inna sprawa, że to tylko dotyczy najczęściej najtańszych, prostych odbiorników GPS-u,  które pracują na jednej częstotliwości. Natomiast teraz GPS nadaje na trzech częstotliwościach i te bardziej zaawansowane odbiorniki są trochę odporniejsze. Jamming ponadto jest mniej niebezpieczny.  Powoduje on co prawda utratę możliwości wyznaczania pozycji z GPS,  ale użytkownik jest świadomy tego faktu i może wdrożyć alternatywne rozwiązania np. nawigację radarową czy terestryczną (opartą na obserwacji znaków nawigacyjnych).

Niestety, są jeszcze inne zbójeckie metody. Od dr. Cydejki słyszę, że poważne obawy dotyczą spoofingu, polegającego na przekazaniu fałszywej pozycji w sposób niezauważalny  dla użytkownika, co w efekcie może prowadzić do poważnych błędów nawigacyjnych, prowadzących np. do wyjścia poza tor wodny czy też wejścia na mieliznę.

Naukowcy z Uniwersytetu Morskiego do tej pory - szczęśliwie - nie wykryli przypadków spoofingu na polskich wodach. Jednak, jak poinformował w październiku ub.r. Onet, fińska Straż Przybrzeżna, zwróciła uwagę na zjawisko fałszowania danych o lokalizacji statków. W  skrajnych wypadkach trzeba było ostrzegać jednostki przed wpłynięciem na wyspy czy płyciznę. Zakłócenia miały wywoływać tzw. tankowce cieni, przewożące rosyjską ropę objętą sankcjami Zachodu.

Problemy rybaków z Helu

Największy problem z nawigacją satelitarną helscy rybacy  mieli wiosną ubiegłego roku. Henryk Indyk, emerytowany rybak z Helu z prawie 40-letnim stażem, do 2024 r. właściciel kutra "Hel 23" usłyszał wówczas od znajomych wracających z morza,  że  wszystko padło. Podobne kłopoty mieli rybacy na Bornholmie. 

- Nie działał sygnał GPS, radar - wspomina rybak. - Pełen blackout. Przy dzisiejszej technice niektórzy przy takich awariach sobie nie radzą. Ciężko było także zlokalizować wystawione wcześniej sieci, których pozycję określa się na podstawie GPS.

- Nie zgłaszano mi kłopotów z sygnałem GPS przy lini brzegowej - twierdzi z kolei Hubert Bierndgarski, bosman portu w Ustce. - Ale w ubiegłym roku w okresie wakacji były dwukrotnie problemy na pełnym morzu. Brak GPS jest dla żeglugi dużą uciążliwością.

Na statkach wykorzystywany jest  system satelitarny,  na tej podstawie komputer ustala położenie. Trzeba przy tym pamiętać, że na Bałtyku,  wbrew pozorom, jest gęsto. Są trasy morskie wyznaczone do pływania, tzw. autostrady morskie. Statki muszą ze względu na bezpieczeństwo i głębokości pływać swoimi kursami.

Dlatego konieczność zastąpienia systemu satelitarnego przez kompasy i mapy Bierndgarski nazywa powrotem do prehistorii.- Proszę sobie wyobrazić jazdę samochodem bez wycieraczek czy wspomagania kierownicy - mówi bosman.

Od Fromborka po Jastarnię

W 2024 roku zjawisko blokowania sygnału GPS przy polskim brzegu Bałtyku zaczęli badać naukowcy z Uniwersytetu Morskiego w Gdyni. Podjęli przy tym współpracę z Uniwersytetem  Kolorado, skąd dostali sprzęt do lokalizowania źródła zakłóceń.

- Pod koniec kwietnia i w maju 2024 r. zakłócenia pojawiały się co drugi, trzeci dzień i dotykały żeglugi morskiej -  wspomina prowadzący badania dr inż. kpt. ż.w. Jarosław Cydejko. - Było to często wielogodzinne, silne nadawanie na danej  częstotliwości. Sytuacja stała się poważna, wręcz krytyczna, niektórzy piloci nie chcieli wchodzić do portu bez pomocy GPS-u. Wówczas wraz z Urzędem Morskim rozstawiliśmy sieć pomiarową od Fromborka po Jastarnię.

Kiedy rozpoczęto profesjonalną obserwację, skala problemów – przynajmniej w rejonie Zatoki Gdańskiej – poważnie się zmniejszyła. Obecnie z ostatnich analiz wynika, że we Fromborku, czyli na Zalewie Wiślanym, trochę jeszcze słychać zagłuszanie, natomiast niekoniecznie dociera ono do portów w Gdańsku i w Gdyni. Rybacy narzekają na problemy z GPS na pełnym morzu, ale z drugiej strony nie ma tam  takich niebezpieczeństw nawigacyjnych, jak przy wejściu do portów.

Eksperci nie mają wątpliwości, że za zakłócanie systemu nawigacji satelitarnej  (przez nadanie dużej mocy sygnału na tej samej częstotliwości, na których pracują systemy GPS-u) wokół Bałtyku odpowiedzialność ponoszą głównie Rosjanie. Wskazują na trzy naziemne lokalizacje na terenie Rosji.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Skutery wodne w strefie zamkniętej dla żeglugi na Zatoce Puckiej. Posypały się mandaty

Im wyżej, tym gorzej

- Najbardziej podejrzany jest obwód królewiecki - twierdzi kpt. ż.w. Jarosław Cydejko. - Domniemamy, że mają tam stację, która nadaje na konkretnej częstotliwości dosyć silny sygnał, zagłuszający sygnały z satelitów GPS-u. Jednakże ze względu właściwości propagacyjne tego pasma częstotliwości, statki nawigujące w rejonie portów w Gdyni i Gdańsku powinny być poza zasięgiem tamtejszych naziemnych stacji zakłócających. Za to nadal zakłócenia występują w  lotnictwie. Im wyżej, tym gorzej. Niestety,  nasz sprzęt, znajdujący  się  na powierzchni Ziemi nie jest w stanie w stu procentach zlokalizować zakłóceń w obszarze  powietrznym.

Dlaczego łatwiej  zagłuszać sygnał GPS w powietrzu, niż na poziomie morza?

- Nadajnik emitujący fale półsferą poza horyzont nie sięgnie - tłumaczy Paweł Waligóra z Ośrodka Badań Lotniczych i Kosmicznych Politechniki Warszawskiej. -  Ale im wyżej leci samolot, tym bardziej wchodzi w stożek oddziaływania nadajnika i większy ma problem. Może dojść do zderzenia samolotów, można także wlecieć w przestrzeń powietrzną innego kraju. Jeśli będzie to kraj niecywilizowany, skutki mogą być tragiczne.

Na rosyjski ślad wskazuje także analiza mapy, którą można znaleźć w sieci. - Zaznaczono  tam komórki, w których przelatujące samoloty zgłosiły zakłócenie GPS-a w swojej pozycji - mówi Paweł Waligóra. - Czerwonym kolorem oznaczono obszary, gdzie tych incydentów było najwięcej. Wyraźnie widać też, że za wszystko odpowiadają stacje naziemne w obwodzie królewieckim.

Nie za każde zakłócenie chociażby lotu drona muszą odpowiadać nasi sąsiedzi ze wschodu. Jak pisze Paweł Korzec w branżowym portalu dlapilota.pl , obserwuje się coraz większą liczbę chuliganów, bawiących się tanimi, kosztującymi zaledwie kilkadziesiąt zł  tzw. jammerami. Kolejna grupa zakłócających sygnał GPS to zawodowi kierowcy, którzy nie chcą, by było ich widać w systemie. Są też złodzieje i...polskie trzyliterowe służby.

Tej ostatniej możliwości, odnosząc się do ubiegłorocznych problemów m.in. w Gdańsku i Gdyni , nie wyklucza  także dr Jarosław Cydejko. -  Dziwne było, że do zakłóceń  dochodziło w nocy, a nie w dzień, kiedy najwięcej dzieje się w portach - twierdzi naukowiec. - Może chodziło o jakieś testowanie przez nasze służby możliwości walki z dronami? W końcu, kiedy pojawiły się zagrożenia dla obrotów, przeładunków, dla polskiego biznesu, działania te ustały.

O krok od katastrofy? Samolot nie mógł wylądować

Bardziej niebezpiecznie, niż na morzu, jest w powietrzu.

W razie zakłóceń sygnału GPS pilot, który wleci powyżej chmury, może bazować na tradycyjnych metodach nawigacji. Jednak eksperci przekonują, że kontynuacja  cyberataków w przestrzeni powietrznej stanowi ogromne zagrożenie dla lotnictwa cywilnego.

- Agencja Unii Europejskiej ds. Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA) wprost mówi, że najbliższa katastrofa lotnicza w naszej części Europy będzie spowodowana zakłóceniami GPS-u - przestrzega Paweł Waligóra. 

Pojawiły się także sygnały, że przed katastrofą w Kazachstanie, do której doszło w święta Bożego Narodzenia, samolot linii Azerbaijan Airlines przez jakiś czas nie nadawał w ogóle swojej pozycji. Być może nie miał GPS-a.

Ze względów bezpieczeństwa wiosną ub.r. fińskie linie lotnicze zawiesiły loty do Tartu we wschodniej Estonii. Przyczyna - zakłócenie lub fałszowanie sygnału GPS.

W ostatni poniedziałek ubiegłego roku doszło nad Polską do incydentu. W samolocie Ryanaira lecącym nad Polską do Wiednia został zakłócony sygnał GPS. Piloci po dwukrotnej, nieudanej próbie lądowania ostatecznie wylądowali w czeskim Brnie. 

Nie tylko Polska i kraje bałtyckie mają problem. Wśród obszarów zagrożonych  spoofingiem wymienia się północny Irak (okolice Bagdadu),  okolice Kairu w Egipcie,  Izrael, Palestynę,  Morze Czarne, Cypr, granicę między Północną a Południową Koreą,  Rosję. 

- Ludzie w lotnictwie są świadomi ryzyka - twierdzi Paweł Waligóra. - Dlatego dokładają wielu starań, by obserwować mapy zakłóceń z danymi nanoszonymi w czasie rzeczywistym.

Czy można się uchronić? 

Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny i Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego apelują o objęcie odpowiedzialnością karną za zagłuszanie i fałszowanie sygnału GPS. Na razie - bezskutecznie. W tej sytuacji naukowcy próbują stworzyć alternatywę dla GPS.

- Nie widziałem projektu, o którym można powiedzieć, że w 100 proc. działa i jest odporny. Wszystko ma swoje wady - przestrzega przed nadmiernym optymizmem Paweł Waligóra.

Ekspert tłumaczy, że w  dronach, rakietach i w samolotach, są stosowane systemy nawigacji inercyjnej. Od punktu startu komputer cały czas zlicza prędkość, kierunek, momenty skrętu, a potem matematycznie przelicza, że obiekt powinien być w danym punkcie mapy na określonej wysokości. Natomiast im dłużej taka nawigacja inercyjna działa, tym większy jest margines błędu. Dlatego nawigacja inercyjna może być wspomaganiem dla GPS-u, ale go nie zastąpi. 

W Ośrodku Badań Lotniczych i Kosmicznych Politechniki Warszawskiej mój rozmówca zajmuję się dronami. W tym przypadku próby idą w kierunku "nawigacji po meblach".

- W lotnictwie "meble" to charakterystyczne widoczne punkty - wyjaśnia Waligóra. - Chodzi o to, by np. wgrać do drona ortofotomapę. Dron w czasie lotu kamerą rozpoznaje konkretną drogę, budynek czy inny obiekt. Wszystko działa pod warunkiem, że jest dzień i dobrze widać "meble". Niestety, mamy jeszcze inne czynniki, np. spadnie śnieg, każda rzecz  jest biała i wygląda inaczej. Albo jesienią drzewa zrzucą liście i już to zdjęcie nie pasuje.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: Handlowali drewnem z Rosją i Białorusią? Śledczy na tropie firm, również z Pomorza

Zanika pierwotny instynkt

Wracając do ubiegłorocznej akcji zagłuszania sygnału GPS w polskich portach, dr Jarosław Cydejko podkreśla, że pokazała ona dobitnie,  jak łatwo użytkownicy cywilni systemu GPS mogą być pozbawieni tego narzędzia nawigacyjnego.

- Inna sprawa, że pasmo częstotliwości 1,5 GHz, na której pracują satelity GPS-u,  nie jest pasmem objętym państwową ochroną - przypomina naukowiec Uniwersytetu Morskiego. -  Nie jest to w sumie nasz system, tylko  amerykański. Ponadto jest dość łatwy do zakłócenia w tej domenie cywilnej, jaką jest nawigacja  morska. A to oznacza, że nadal trzeba się uczyć, jak powinien prawidłowo przebiegać proces nawigacyjny, kiedy GPS nie działa.

Paweł Waligóra mówi wręcz o zanikaniu u ludzi naturalnego, pierwotnego instynktu nawigacyjnego.

- Wojna na Ukrainie uświadomiła wszystkim, jak bardzo jesteśmy uzależnieni od sygnału GPS - twierdzi ekspert. -  Mało kto w dzisiejszych czasach wozi w samochodzie mapę papierową.  A jeszcze trudniej znaleźć osobę, która potrafi się posługiwać też i mapą, i kompasem. 

No cóż, nie żyjemy w bezpiecznym świecie. I nikt nam nie zagwarantuje, że nie nadejdzie dzień, kiedy bez tłumaczącej nam wszystko nawigacji, będziemy musieli sami znaleźć drogę do miejsca schronienia . Może więc warto, w ramach ćwiczeń, co jakiś czas wyłączyć smartfon i włączyć myślenie?