【記者李瑞華/綜合報導】英國「經濟學人」期刊近日一篇分析指出,自美國於2000年全面開放全球衛星定位系統(GPS)用於非軍事領域以來,GPS已大量深植於國際交通運輸和金融體系,但長年投資不足恐讓GPS在面對中國大陸的北斗衛星導航系統失去優勢。
根據一份英國政府發布於2023年的報告,一旦GPS訊號遭切斷24小時,英國經濟恐瞬間損失14億英鎊(約新台幣565億元)。令人憂心的是,GPS訊號近年在戰區周邊屢遭大規模壓制干擾(jamming)和欺騙攻擊(spoofing),包括在烏克蘭和中東地區,顯示GPS系統的弱點。
美國空軍旗下智庫中國航太研究所(China Aerospace Studies Institute)研究計畫主任波佩特(Kevin Pollpeter)示警,隨著中國和俄羅斯持續投資相關科技,GPS訊號遭破壞的情況只會有增無減。
中國的北斗衛星系統尤其具威脅性。經濟學人(The Economist)指出,北斗有56枚衛星,數量約為GPS的2倍;北斗有120個地面站,GPS則僅有11個。此外,GPS完全依賴中軌道(MEO)、即位於地球軌道高度2000至3萬6000公里的衛星,北斗則在多達3個不同軌道高度區間部署衛星,訊號覆蓋面積因此更大,系統運作也更容易維持穩定和韌性。
除了衛星等空基系統,「經濟學人」指出,中國也建造了將近300個地基(地面)增強站,並運用光纖網路,以提升衛星導航系統的定位精準度。中國另具備強化版羅蘭系統(Enhanced LORAN, eLORAN),即功能提升的遠距無線電導航系統(LORAN)。
以上這些地基系統部署(包含eLORAN)都能發揮備援和補強功能,有助確保一旦衛星訊號喪失或遭破壞,使用者仍能持續獲得導航和定時(時間設定校準)服務。儘管基本技術原理不如衛星系統先進,eLORAN的訊號傳送卻較不易遭干擾。
波佩特示警,一旦台灣海峽爆發衝突,中方可對台海一帶的GPS訊號發動干擾或欺騙攻擊,讓美國和台灣軍隊失去導航,而中國的備援系統卻可大致不受影響。
導航服務公司Zephr.xyz共同創辦人葛曼(Sean Gorman)指出,即便美方試圖干擾、癱瘓中國部署的eLORAN系統,由於干擾eLORAN必須動用極強大的訊號工具,美方這麼做的同時,可能也會破壞自身系統的運作。
另一方面,中國對GPS系統發動訊號欺騙攻擊的能力持續提升。「經濟學人」提到,由於北斗的設計顧及與GPS的相容性,中方可輕易模仿GPS訊號,以假亂真。中國也持續發展反衛星能力,包括摧毀西方國家衛星的能力。
美國政府3月下旬表示,為提升韌性,將探索可在必要時取代GPS的解決方案。不過,「經濟學人」指出,美國更新GPS系統的舉措已停滯多年,自1990年代以來在提升系統精準度方面進展有限。
美國國會稽核處(GAO)去年曾在一份報告提到,美國部署GPS的軍事強化版訊號M-code,竟得花超過20年的時間。然而,M-code至今仍未能100%運作。
考量GPS的明顯弱點,部分國家已開始發展自己的導航定位系統。「經濟學人」舉例,2020年脫歐、因此未能充分使用歐盟的伽利略(Galileo)全球衛星導航系統後,英國曾考慮建構自己的系統,後來因為成本過高而作罷。
不過,英國正運用原子鐘、光纖電纜、eLORAN發射傳輸器等,試圖打造較便宜的替代系統,且已著手驗證量子感測器的系統效用。日本和南韓也持續發展自己的解決方案。
然而,由於有足夠財力和其他資源打造全球衛星導航定位系統的國家畢竟是少數,「經濟學人」指出,多數國家仍得依賴GPS、北斗、伽利略,甚至俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)系統。
「經濟學人」提到,這幾個系統之中,目前以北斗的進步速度和幅度最大,且與中國打造的基礎設施,例如電信和電力網、港口、鐵路網等,深度整合,並透過「一帶一路」倡議輸出。巴基斯坦、沙烏地阿拉伯等國甚至在部分國防應用領域,以北斗取代GPS。