Chuyên gia Việt Nam: Vũ khí đắt tiền, chớ cả tin vào GPS

Nhỡn tiền chuyện lừa trên không, trên biển

Một vị giáo sư của Đại học Texas (Mỹ) có tên Todd Humphreys cùng với vài người khác đã thành công trong việc chiếm quyền điều khiển một chiếc máy bay không người lái (UAV) dân sự, bằng cách đánh lừa hệ thống tín hiệu định vị vệ tinh (GPS) của máy bay đó.

Được biết, họ “chép” lệnh mà UAV nhận được từ mặt đất rồi đè lên hệ thống chấp hành của UAV một tín hiệu mang tọa độ GPS khác, buộc nó phải hạ cạnh xuống địa điểm mới.

Đây là lỗi rất phổ biến của các UAV đặc biệt là những loại không có tính năng mã hóa dữ liệu. Hiện trên Internet rao bán khá nhiều thiết bị gọi là "GPS Jammer", tức “cục” gây nhiễu GPS, nó có thể làm nhiễu máy tính trên UAV và bắt nó hạ cánh ngay lập tức.

Tháng 8 năm 2013, cũng tại Đại học Texas, với hành động tương tự, nhóm nghiên cứu đã tiếm quyền điều khiển chiếc du thuyền White Rose, khiến du thuyền này đi lòng vòng, không theo lộ trình đã định.

Điều nực cười là tín hiệu tiếm quyền dẫn dắt này không phải từ trên không, cũng không phải từ mặt đất mà chính từ mặt boong du thuyền “bị hại” White Rose.

 Các “điện tặc” này đã tạo ra sóng GPS giả có công suất lớn hơn tín hiệu của GPS mà du thuyền này sử dụng lâu nay. Nhờ công suất lớn hơn nên sóng "giả" chế áp được sóng "thật".

Hồi tháng 3 năm 2015, một chiếc UAV dân sự đã bay quá gần Tổng thống Barack Obama quanh một sân golf ở bang Florida. Sau đó vào tháng 5, một người đàn ông cũng đã bị bắt giữ khi đang cố gắng điều khiển chiếc UAV của anh ta tiếp cận khu vực Nhà Trắng…

Nhu cầu phá sóng điều khiển phương tiện dùng GPS trở thành nhu cầu từ nhiếu phía, tạo nên nguy cơ cho các hệ thống định vị vệ tinh (GPS) dùng cho lĩnh vực an ninh, quốc phòng.

Giờ đây chuyện phá sóng GPS, lừa phương tiện bằng sóng GPS đã trở nên phổ biến. Ở Việt Nam, đối tượng dùng nhiều “cục” vô hiệu hóa GPS” nhất là các lái xe ta-xi. Họ mua thiết bị phá sóng GPS để trốn việc trung tâm điều hành kiểm soát lộ trình, trốn khai doanh thu.

Thiết bị phá sóng GPS sẵn đến nỗi có nhiều trang mạng tiếng Việt rao bán công khai thiết bị này. Chỉ có điều cự ly “phá” còn hạn chế, chỉ từ 10 đến 15 mét. Pin nuôi máy chỉ dùng được vỏn vẹn 3 giờ. Như thế đã là rất nguy hiểm.

Hậu quả khó lường

Giờ thì mọi người đều biết, với đặc tính “mở”, từ mục đích quân sự, GPS trở thành công cụ dân sự, đặc biệt cho định vị phương tiện, tính đường trong giao thông không- thủy-bộ và cả trong vũ trụ.

Trong quân sự, GPS đặc biệt hữu dụng trong thiết lập bản đồ, hải đồ từ các tọa độ chuẩn, tin cậy, sai số cực thấp và trong dẫn đường tàu, thuyền, máy bay, tên lửa cũng như trong nhiệm vụ vạch phương án tác chiến trên bộ, không, biển.

Hệ thống GPS của Mỹ được dùng khá phổ biến, gồm 27 vệ tinh (24 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 20.200 km, bán kính quỹ đạo 26.600 km.

Các vệ tinh chuyển động ổn định quay hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ. Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào.

Các vệ tinh được cung cấp điện bằng năng lượng mặt trời. Chúng có các nguồn pin dự phòng để hoạt động khi khuất vào vùng không có ánh sáng. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo ổn định.

Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2 (dải L là phần sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz). GPS dân sự dùng tần số L1 1575.42 MHz trong dải UHF.

Tín hiệu GPS truyền thẳng, xuyên qua mây, thuỷ tinh và nhựa, nhưng không qua phần lớn các đối tượng cứng như núi và công trình kiên cố. Càng nhiều quả vệ tinh được máy thu GPS nhìn thấy thì độ chính xác càng tăng.

Nhà cao tầng, địa hình, nhiễu loạn điện tử hoặc đôi khi thậm chí tán lá dày có thể chặn thu nhận tín hiệu, gây lỗi định vị hoặc không định vị được. Máy thu GPS không làm việc trong nhà, dưới nước hoặc dưới đất.

Một băng tần riêng của GPS chỉ phục vụ nhiệm vụ quân sự cho Mỹ và đồng minh thân cận. Nhưng các hành động làm nhiễu GPS, phá sóng GPS có thể xảy ra, gây hậu quả khó lường.

Vì vô hiệu hóa GPS sẽ đảo lộn hải trình trên biển như tàu, thuyền, làm nhiễu loạn đường bay của tên lửa, máy bay… Phía đối địch có thể tiếm quyền dẫn đường phương tiện, thiết bị, vũ khí.

Iran đã từng bắt sống 1 máy bay không người lái RQ-170 Sentinel của Mỹ bằng biện pháp được cho là chiếm quyền quản lý bằng cách nào đó để có thể không chỉ vô hiệu hóa cơ chế tự hủy mà còn vô hiệu hóa khả năng truy cập từ xa bởi tất cả các bộ điều khiển khác.

Hay đơn cử một dàn đạn pháo phản lực có chỉ điểm mục tiêu bằng UAV, trên UAV cài đặt khối dẫn đường định vị vệ tinh GPS, nếu bị đối phương gây nhiễu, UAV sẽ chỉ dẫn bắn không trúng mục tiêu, đồng nghĩa với việc có thể “bắn vào quân nhà”.

Nên nhớ diện tích sát thương chỉ một dàn này thôi cũng tính bằng ngàn mét vuông. Còn tên lửa đạn đạo bị tiếm quyền dẫn đường… thì hậu quả khó lường.

ột số thiết bị làm nhiễu GPS mới nhất của Nga gần đây đã được sử dụng ở miền đông Ukraine. Trong năm 2007, Trung Quốc đưa ra một chiếc xe tải gắn hệ thống gây nhiễu GPS mạnh mẽ.

Một năm trước khi cuộc xâm lược Iraq năm 2003 nhà lãnh đạo Saddam đã mua nhiều thiết bị làm nhiễu GPS của Mỹ (dùng trên các trái bom thông minh), nhưng hành động này vì nhiều lý do đã không ảnh hưởng đáng kể trong chiến dịch năm 2003.

Nguyên lý thu tín hiệu vệ tinh GPS về cơ bản có các khâu sau: Thu đủ số lượng tín hiệu vệ tinh, dù yếu ớt, sau đó chọn lọc, so sánh tín hiệu; tiếp theo máy tính giải phương trình khoảng cách giữa (ít nhất) 4 vệ tinh tương ứng; cuối cùng hiển thị lên màn hình.

Những nguy cơ uy hiếp đến độ chính xác và quá trình định vị, điều khiển vũ khí, khí tài quân sự là: tín hiệu GPS thu quá yếu ớt, tín hiệu thu bị nhiễu, bị “tạo giả”, và bị cắt hoàn toàn tín hiệu định vị vệ tinh GPS.

Căn nguyên GPS bị nhiễu?

Câu chuyện bắt nguồn từ một sinh viên, tốt nghiệp đại học Massachusetts (Mỹ). Anh này tên là Limor Fried, có ý tưởng tạo ra một “ thiết bị giành lại không gian cá nhân”.

Mạch điện “ma thuật” được Limor Fried tạo ra gồm một màng xung bong bóng, (gọi là wave bubble), có tác dụng vô hiệu hóa, triệt tín hiệu GPS thật.

Sau khi công bố rộng trên mạng internet, những kẻ xấu “lõi đời phá hoại” đã áp dụng nguyên lý tương tự wave bubble, cho ra những sản phẩm gây nhiễu GPS được đánh giá còn “nguy hại hơn tin tặc”.

Trong khối máy thu GPS có mạch tạo tín hiệu xung hình chóp, có tác dụng trao đổi các tín hiệu thực. Trên hình bao của xung có các điểm “truy theo”, luôn được giữ ở đinh chóp.

Nếu có 1 xung như vậy được tạo ra, giả dạng chóp này, xuất hiện trên dải thu, chúng gần như đồng dạng. Nếu chúng lại đồng pha, trùng tần số, thì máy thu rất khó phân biệt thật-giả. Nguy hại ở chỗ, bởi lợi thế ở gần, tín hiệu giả luôn mạnh hơn tín hiệu thật.

Hơn nữa từ mặt đất nên sóng giả được tạo ra với cường độ cao, công suất lớn. Như thế nó chế áp được tín hiệu thật, kiểm soát máy thu. Đây là tình trạng nhiễu, tạp mạnh hơn tín hiệu thực.

Nếu tín hiệu nhiễu này điều chỉnh liên tục theo ý đồ xấu, thì vũ khí, khí tài “chấp hành” thụ động như ro-bot. Hại khôn lường!

Trong trường hợp vì nhiều lý do khác nhau, tín hiệu GPS bị giảm hoặc cắt hoàn toàn do chủ tâm áp đặt của Bộ Quốc phòng Mỹ, thì vũ khí chính xác, đắt tiền của nhiều nước mua của Mỹ, hoặc GPS dân dụng sử dụng trong các lĩnh vực nhạy cảm  sẽ “thành cục sắt”.

Cố nhiên,các phương tiện dân sự sẽ tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn trong dẫn đường và định vị. Điều đáng nói, chính Mỹ cũng lo ngại băng tần GPS phục vụ quân sự cũng bị đối thủ phá hoại.

Những rủi ro bất khả kháng khác của GPS

Hệ thống GPS cũng có nhứng rủi ro ngoài ý muốn, như tín hiệu vệ tinh bị chậm đi khi xuyên qua tầng khí quyển. Tín hiệu đi nhiều đường, xảy ra khi tín hiệu phản xạ (bị dội, lặp) từ các đối tượng khác trước khi tới máy thu.

Lỗi đồng hồ trong máy thu không chính xác như đồng hồ nguyên tử trên các vệ tinh GPS nên có sai số, gây nên sai số hệ thống. Lỗi quỹ đạo, như lỗi thiên văn, vì vệ tinh thông báo vị trí không chính xác.

Bị che khuất, liên quan tới vị trí tương đối của các vệ tinh ở thời điểm bất kì. Phân bố vệ tinh lí tưởng là khi các quả vệ tinh ở vị trí tạo các góc rộng với nhau. Phân bố xấu xảy ra khi các quả vệ tinh ở trên một đường thẳng hoặc cụm thành nhóm.

(Còn tiếp)