تحریریه 
به گزارش اکونومیست، مشکل پیشگام بودن در یک فناوری این است که مزیت آن به سرعت کمرنگ می‌شود. زمانی که کار سخت اختراع یک فناوری انجام شد، دیگران آزادند تا آن را کپی کرده و بهبود بخشند. سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) نمونه بارز این موضوع است. «GPS» که در دهه ۱۹۷۰ برای نیروهای مسلح آمریکا طراحی شد، در دهه ۱۹۸۰ در دسترس غیرنظامیان قرار گرفت و در سال ۱۹۹۳ کاملا عملیاتی اعلام شد و یک فناوری انقلابی بود: هر کسی با یک گیرنده و دید واضح به آسمان می‌توانست دقیقاً موقعیت خود را روی زمین پیدا کند.
اما این روزها، GPS در حال نشان دادن نشانه‌های کهنگی است. سیستم‌های دیگر مانند «Galileo» (گالیلئو)، صورت فلکی ماهواره‌ای اروپا، یا «BeiDou» (بیدو)، سیستم چینی، دقت بهتری ارائه می‌دهند. به گفته «ویلیام شلتون» (William Shelton)، ژنرال سابق که رهبری بخشی را بر عهده داشت که اکنون «نیروی فضایی آمریکا» (US Space Force) نامیده می‌شود و GPS را اداره می‌کند، این سیستم‌های رقیب در برابر اقدامات مخرب نیز مقاوم‌تر هستند.
در نتیجه، آمریکا در حال برنامه‌ریزی برای یک ارتقای اساسی است. آزمایش‌ها اخیراً روی «ماهواره فناوری ناوبری-۳» (NTS-3) آغاز شده است. این ماهواره که در ماه آگوست پرتاب شد، اولین ماهواره آزمایشی GPS است که از سال ۱۹۷۷ به فضا فرستاده می‌شود. نتایج این آزمایش‌ها، طراحی نسل بعدی ماهواره‌های GPS موسوم به «GPS IIIF» را که قرار است پرتاب آن‌ها از سال ۲۰۲۷ آغاز شود، مشخص خواهد کرد.
ایده پشت GPS ساده است. 32 ماهواره در مدار ۲۰,۲۰۰ کیلومتری بالای زمین می‌چرخند. هر کدام فرستنده‌های رادیویی (با توانی تقریباً معادل لامپ یخچال) حمل می‌کنند که سیگنال‌های آن‌ها تمام سیاره را پوشش می‌دهد. این نجوای الکترومغناطیسی توسط گیرنده‌ها قابل درک است. با کمی محاسبات ریاضی، هر کسی که چنین دستگاهی داشته باشد، می‌تواند موقعیت خود را با خطای چند متر (برای گوشی هوشمند) یا چند سانتی‌متر (برای تجهیزات نظامی یا حرفه‌ای) تعیین کند.
این فناوری به سرعت حیاتی شده است. سربازان از GPS برای یافتن موقعیت خود استفاده می‌کنند. گیرنده‌ها در همه چیز، از موشک‌های کروز گرفته تا گلوله‌های توپخانه، برای کمک به اصابت دقیق به هدف، تعبیه شده‌اند. غیرنظامیان نیز برای همه چیز، از اپلیکیشن‌های مسیریابی و تجهیزات کشاورزی خودران گرفته تا نقشه‌برداری، ردیابی حیات وحش و مدیریت لجستیک، به GPS و سیستم‌های رقیب آن متکی هستند. GPS برای عملکرد صحیح، به سیگنال‌های زمان‌سنجی فوق‌دقیق تولید شده توسط ساعت‌های اتمی روی ماهواره‌ها وابسته است. شبکه‌های برق، شبکه‌های تلفن همراه و سیستم‌های مالی از این سیگنال‌ها برای هماهنگ‌سازی عملیات خود استفاده می‌کنند.
مقابله با پارازیت؛ سیگنال نظامی قوی‌تر می‌شود
یکی از اهداف اصلی نیروی فضایی آمریکا این است که اطمینان حاصل کند GPS در زمان جنگ قابل اتکا است. از آنجایی که سیگنال‌ها تا زمان رسیدن به زمین بسیار ضعیف می‌شوند، دشمنان می‌توانند با پخش سیگنال‌های قوی‌تر، آن‌ها را مختل کنند. چنین پارازیتی به یک ویژگی ثابت جنگ الکترونیک شدید در خطوط مقدم جبهه در اوکراین تبدیل شده است. آقای شلتون می‌گوید که مقامات پنتاگون اکنون نگران این هستند که GPS در شکل فعلی خود «غیرقابل اعتماد» باشد.
به همین دلیل، NTS-3 به یک فرستنده جدید مجهز شده که برای متمرکز کردن سیگنال‌های نظامی سیستم، موسوم به «M-code»، در یک «پرتو نقطه‌ای» (Spot Beam) نسبتاً باریک طراحی شده است. تمرکز قدرت انتقال در یک منطقه کوچکتر به این معنی است که مختل کردن سیگنال‌ها دشوارتر خواهد بود. «جوانا هینکس» (Joanna Hinks)، مهندس NTS-3 در آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی در آلبکرکی، نیومکزیکو، می‌گوید که یکی از این پرتوهای نقطه‌ای، ناحیه‌ای کمی کوچکتر از تگزاس را پوشش می‌دهد. «لاکهید مارتین» (Lockheed Martin)، شرکت آمریکایی سازنده ماهواره‌های GPS IIIF، می‌گوید سیگنال‌های جدید می‌توانند در برابر قدرتی حدوداً ۶۰ برابر قوی‌تر از آنچه سیستم‌های امروزی تحمل می‌کنند، مقاومت کنند.
نبرد با «جعل» سیگنال‌های منسوخ
مشکل دیگر «جعل سیگنال» (Spoofing) است. در اینجا هدف، مختل کردن سیگنال نیست، بلکه جایگزینی آن با یک سیگنال جدید و گمراه‌کننده است که باعث خوانش‌های نادرست می‌شود. خلبانان و کاپیتان‌های کشتی به طور مرتب، به‌ویژه در خاورمیانه و نزدیک روسیه، جعل سیگنال را گزارش می‌دهند. به گفته «ویکتوریا سمسون» (Victoria Samson) از «بنیاد دنیای امن» (Secure World Foundation)، ناشیانه‌ترین حملات با پوچ بودن نتایج (مانند نشان دادن کشتی‌ها روی خشکی یا عقب رفتن ساعت‌ها) لو می‌روند.
بخشی از مشکل این است که GPS هنوز از سیگنال‌های رادیویی طراحی شده در دهه ۱۹۷۰ استفاده می‌کند. «لوگان اسکات» (Logan Scott)، مهندسی که برای پیمانکاران مختلف GPS کار کرده و مشاور NTS-3 است، می‌گوید این سیگنال‌ها «به شدت منسوخ» و کاملاً ناامن هستند. جزئیات نحوه عملکرد سیگنال‌ها عمومی است، که کپی کردن یا تغییر دادن آن‌ها را با استفاده از رادیوهای نرم‌افزارمحور ارزان‌قیمت آسان می‌کند. در مقابل، در BeiDou و Galileo، سیگنال‌ها می‌توانند با به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری ارسال شده از زمین تغییر کنند، که جعل را دشوارتر می‌سازد. یکی دیگر از وظایف NTS-3، آزمایش قابلیت مشابهی برای GPS است.
این ماهواره همچنین در حال آزمایش یک سیستم ضدجعل دیگر به نام «CHIMERA» (کایمرا) است. ایده این است که ویژگی‌های مخفی، موسوم به «واترمارک» (Watermarks)، در فواصل زمانی مشخص در سیگنال‌های GPS درج شود. گیرنده‌ها این سیگنال‌ها را تا لحظاتی بعد که سیگنال تکمیلی می‌رسد، کنار می‌گذارند. سیگنال دوم، زمان ارسال واترمارک‌ها در سیگنال اصلی را فاش می‌کند. این به گیرنده اجازه می‌دهد تا زمان واقعی رسیدن واترمارک‌ها را بررسی کند و تشخیص دهد که آیا زمان سپری شده کافی بوده است تا سیگنال از یک مدار دوردست ارسال شده باشد یا از یک جاعل در همان نزدیکی.
ساعت‌های اتمی روی ماهواره‌های GPS گاهی از کار می‌افتند و حتی «انحراف» (Drifting) بسیار ناچیز در طول زمان می‌تواند باعث خطا شود. نسل فعلی ماهواره‌ها هر کدام دو ساعت پشتیبان دارند. اما قبل از استفاده از ساعت پشتیبان، باید گرم شود، فرآیندی که می‌تواند یک ماهواره را برای روزها آفلاین کند. NTS-3 در حال آزمایش یک رویکرد جایگزین با اجرای همزمان دو ساعت است.
اما زمان‌بندی باعث مشکلات دیگری در ماهواره‌های جدید شده است. نرم‌افزار طراحی شده برای اجرای سیستم ارتقایافته، موسوم به «OCX» و توسعه‌یافته توسط «RTX» (آر‌تی‌ایکس) (که قبلاً «Raytheon» نام داشت)، با تاخیرهای زیادی مواجه بوده است. این نرم‌افزار در نهایت در ماه جولای به نیروی فضایی تحویل داده شد، اما هزینه ۳.۷ میلیارد دلاری آن ممکن است تا زمان اتمام آزمایش‌ها، شاید در سال آینده، بیش از دو برابر شود. به نظر می‌رسد هر چقدر هم که فناوری پیشرفته شود، برخی چیزها در تدارکات نظامی هرگز تغییر نمی‌کنند.
