蔣華 礪道智庫?2023-09-27 13:45?發(fā)表于北京
據美媒9月26日刊載軍事專家吉爾·卡羅撰寫的文章稱，美國對全球定位系統(tǒng)（GPS）的軍事依賴構成了重大弱點。目前，歐洲正在見證兩國之間的常規(guī)戰(zhàn)爭。在此背景下，技術尤其是導航系統(tǒng)的作用已成為軍事成功的決定性因素。
美國的GPS、歐洲的伽利略、中國的北斗、俄羅斯的格洛納斯等全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著至關重要的作用。盡管它們的技術規(guī)格不同（例如頻率和軌道），但這些系統(tǒng)的設計是兼容的，從而可以實現(xiàn)更高的定位精度。然而，它們的信號容易受到各種形式的干擾，例如干擾和欺騙。盡管采取了反欺騙等安全措施，但這些措施并非萬無一失。
全球定位系統(tǒng)(GPS)于冷戰(zhàn)期間推出，最初開發(fā)的目的是為美國軍方提供無與倫比的導航和授時能力。多年來，該系統(tǒng)不僅已深度集成到軍事功能中，而且還深入集成到民用應用中。然而，這種對GPS的普遍依賴使美軍面臨巨大的弱點，特別是考慮到俄羅斯和朝鮮的反衛(wèi)星能力和網絡戰(zhàn)能力。
在當前的烏克蘭戰(zhàn)爭中，俄羅斯加大了賭注，開發(fā)了能夠摧毀GPS衛(wèi)星的反衛(wèi)星(ASAT)導彈。此舉可能會有效削弱北約的遠程武器。令人驚訝的是，俄羅斯似乎并不害怕對其自己的格洛納斯系統(tǒng)進行類似的攻擊。這是因為俄羅斯重振了現(xiàn)有的無線電導航系統(tǒng)，稱為遠程導航（LORAN）。
LORAN最初是在第二次世界大戰(zhàn)期間開發(fā)的，是一種雙曲線無線電導航系統(tǒng)。與GNSS系統(tǒng)不同，LORAN根據三個或更多同步地面站發(fā)出的信號之間的時間差來計算接收器的位置。在這種設置中，絕對時間不如到達時間的差異重要，這一概念稱為多點定位。
LORAN的起源可以追溯到1940年，當時Alfred Lee Loomis在美國陸軍微波會議上介紹了它。該系統(tǒng)最初提供200英里半徑內1海里的精度。隨著時間的推移，它經歷了各種迭代和名稱的演變，最終成為麻省理工學院輻射實驗室的一部分，名稱為Project 3。
通過實驗出現(xiàn)了LORAN的多個版本。其中一個版本LF LORAN出現(xiàn)于1945年，其工作頻率要低得多，需要氣球天線。二戰(zhàn)后，CYCLAN和Whyn系統(tǒng)被創(chuàng)建來支持美國B-47轟炸機的導航。CYCLAN證明是成功的，它表明使用兩個頻率而不是一個頻率可以帶來更好的性能。
到1952年，CYCLAN的成功激發(fā)了Sperry開發(fā)Cytac程序的靈感。其主要目標是在保持精度的同時以更低的頻率運行。盡管該系統(tǒng)在10碼左右實現(xiàn)了令人印象深刻的精度，但由于對信號強度和干擾的擔憂，該系統(tǒng)并未被廣泛采用。
在這些實驗中，開發(fā)了LORAN B和更成功的LORAN C版本。LORAN C成為最廣泛使用的版本，運行頻率在90至110kHz之間，并且在全球范圍內有多個無線電信標運行鏈。LORAN C代表了獲取位置的速度和準確性方面的顯著進步。然而，它并非沒有缺點。其技術源于20世紀50年代，這對所需的電子設備造成了限制。
在20世紀70年代末和20世紀80年代，LORAN系統(tǒng)經歷了重大升級，納入了固態(tài)電子器件和第一批微控制器。盡管開發(fā)了LORAN的D和F版本，但它們的改進因GPS的出現(xiàn)而黯然失色?；谛l(wèi)星的導航系統(tǒng)很快就使LORAN等傳統(tǒng)無線電導航基本過時。GPS變得如此高效且具有成本效益，以至于維護LORAN系統(tǒng)在經濟上似乎不合理。
GPS等全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的廣泛使用導致人們廣泛依賴這些技術進行導航和定位。這種相互依賴常常視為對故意破壞的威懾。
盡管依賴GNSS，美國政府仍考慮振興LORAN系統(tǒng)作為GPS替代方案。奧巴馬政府分配了升級預算。然而，懷疑導致它削減了這一預算。這一決定似乎值得懷疑，特別是考慮到GPS系統(tǒng)的脆弱性。因此，LORAN逐漸陷入默默無聞，其大部分站點都被拆除。
俄羅斯一直在積極升級其無線電導航系統(tǒng)，稱為CHAYKA（俄語中的“海鷗”），類似于LORAN。最初開發(fā)是為了解決俄羅斯GPS的局限性（后來通過其GNSS系統(tǒng)GLONASS解決了這個問題），但CHAYKA仍然保持在現(xiàn)役狀態(tài)。俄羅斯不僅實現(xiàn)了CHAYKA的現(xiàn)代化，還擴大了其行動范圍，將烏克蘭等地緣政治利益地區(qū)納入其中。這種對衛(wèi)星系統(tǒng)的強大備份使俄羅斯能夠可靠地威脅對全球GNSS系統(tǒng)的破壞，因為他們知道他們有可靠的導航替代方案。
技術創(chuàng)新并不存在于真空中；而是存在于真空中。他們經常重塑軍事理論和戰(zhàn)略。例如，GNSS引入的精確和實時功能重新定義了現(xiàn)代交戰(zhàn)形式，從無人機戰(zhàn)爭到用于態(tài)勢感知的實時數據分析。然而，類LORAN系統(tǒng)的穩(wěn)健性和不易受攻擊的特性非常適合衛(wèi)星通信可能受到損害的情況。技術和戰(zhàn)略的共同進化需要重新評估戰(zhàn)術和地緣政治格局。
軍方使用全球定位系統(tǒng)(GPS)進行導航和精確定位是一把雙刃劍。雖然該系統(tǒng)在指揮和控制方面具有無與倫比的優(yōu)勢，但其固有的缺陷帶來了巨大的風險，可能被對手利用。
第一層漏洞源于GPS的技術限制。信號強度和傳播是迫在眉睫的問題；GPS信號必須穿越地球大氣層很遠的距離才能到達地面接收器。它們的強度不僅會因天氣條件等自然因素而被削弱，還會因故意干擾而被削弱。在軍事背景下，對手可能會利用這一漏洞，使用集中信號干擾策略來降低作戰(zhàn)效率。同樣令人擔憂的是頻譜擁塞問題。GPS運行的L波段變得越來越擁擠。這種不斷升級的擁塞增加了無意信號干擾的風險，而這種干擾可以通過同一頻段的高功率傳輸進一步被故意利用。
雖然現(xiàn)代軍用GPS應用通常采用加密信號來提高安全性，但遺留系統(tǒng)和互操作性要求有時會迫使使用民用GPS信號。這些未加密的信號成為欺騙攻擊的輕而易舉的成果。一次執(zhí)行得當的欺騙操作可能會誤導GPS接收器計算出錯誤的位置，從而導致軍事資產誤入歧途或落入陷阱。此外，中央控制基礎設施——地面控制部分——成為單點故障。盡管有冗余和強化設施，但其集中化性質仍然是裝甲上的一個漏洞，容易受到動能攻擊和網絡攻擊。
技術限制體現(xiàn)在操作限制上，使軍隊對GPS的嚴重依賴進一步復雜化。首次定位時間(TTFF)是GPS接收器獲得初始位置所需的持續(xù)時間，可能會導致延遲。在高風險、時間敏感的操作中，這種延遲可能是致命的。
當考慮到潛在的GPS故障時，運營規(guī)劃就成為一項艱巨的任務。替代導航策略的必要性增加了任務的復雜性，而任務傳統(tǒng)上依賴于GPS的可預測性和準確性。這種負擔延伸到戰(zhàn)術行為。過度依賴GPS可能會導致可預測的模式，例如使用某些導航良好的路線，從而使軍事資產暴露在敵人的觀察和潛在的伏擊之下。
GPS漏洞的連鎖反應遠遠超出了當前的運營時間。如果由于GPS故障而需要中止任務，更大的戰(zhàn)略目標可能會受到影響。除了直接的戰(zhàn)術影響之外，為軍事資產配備冗余系統(tǒng)和對策所帶來的經濟和后勤負擔也不容忽視。這不僅會帶來經濟成本，還會增加重量和功率要求，從而限制任務持續(xù)時間和機動性。
也許最潛在的影響是軍事人員的技能萎縮，他們變得過度依賴GPS進行導航。地圖閱讀和天文導航等傳統(tǒng)導航技能的侵蝕可能會嚴重影響在無法使用GPS的環(huán)境中的作戰(zhàn)效率。
鑒于這些相互關聯(lián)的技術和操作漏洞，美國軍方必須重新考慮其以GPS為中心的戰(zhàn)略。采用多模態(tài)冗余、復興傳統(tǒng)導航技術以及對量子導航的長期投資不僅是選擇，也是必然。通過這樣做，軍隊可以減輕這些風險，并在競爭日益激烈和復雜的戰(zhàn)場上保持作戰(zhàn)效能。
