Trotz der Lücken setzt das US-Militär immer noch GPS ein

Weltraumwaffen, die auf US-Satelliten abzielen, haben beim US-Militär immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Von besonderer Bedeutung sind GPS Störgerät, die dafür ausgelegt sind, GPS-Signale zu stören.

General John Raymond, der Leiter der Weltraumoperationen der U.S. Space Force, sagte dem National Defense Subcommittee des House Appropriations Committee bei einer Anhörung im Mai, dass solche Bedrohungen "real und heute besorgniserregend" seien.

Raymond wies darauf hin, dass China und Russland die Hauptakteure bei der Suche nach der "starken GPS- und Kommunikationssatelliteninterferenz"-Technologie seien.

GPS ist eine Konstellation von 31 Satelliten (24 plus Ersatzsatelliten), die die Erde in einer Höhe von 20.000 Kilometern umkreisen und von der US Space Force wie ein globales Versorgungsunternehmen betrieben werden. GPS-Satelliten in sechs Orbitalflugzeugen umkreisen die Erde zweimal täglich und senden Positions-, Navigations- und Zeitmesssignale (PNT), die für den täglichen Betrieb der zivilen Wirtschaft und alle Aspekte militärischer Operationen von entscheidender Bedeutung sind.

Eine neue Generation von GPS-Satelliten liefert militärischen Nutzern ein stärkeres Signal namens M-Code.Die Kampfingenieure des US Marine Corps verwendeten GPS-Geräte während einer Übung am 6. Juli auf dem amphibischen Angriffsschiff USS US in der philippinischen See. Bildquelle: Foto von Cpl, U.S. Marine Corps. Caris Martinley

Neben dem Verweigern von GPS durch elektronische Störangriffe können ausländische Truppen auch gefälschte PNT-Daten verwenden, um GPS-Benutzer des US-Militärs anzugreifen. Diese Technik wird als Spoofing bezeichnet. Eine GPS-Unterbrechung kann bei allen militärischen Aktivitäten mit Flugzeugen, Schiffen, Munition, Landfahrzeugen und Bodentruppen schwere Schäden verursachen. In dem Bericht heißt es: „In einem aktiven militärischen Konflikt kann, wenn er gut mit anderen Operationen koordiniert wird, selbst eine kurze Leugnung und Täuschung von PNT einen Unterschied machen.“

Als Reaktion auf diese Schwachstellen stärkt die Space Army das sogenannte "GPS Enterprise", das drei Teile umfasst: Weltraumsatelliten, Bodenkontrollsysteme und Benutzerausrüstung. "Wir untersuchen, wie wir diese Architektur weiter zu einer leistungsfähigeren und widerstandsfähigeren Architektur entwickeln können, als sie es jetzt ist", sagte Colonel Ryan Colburn, Direktor der Abteilung für Spectrum Warfare des Space and Missile Systems Center.

DoD verwendet eine Vielzahl von PNT-Technologien, um GPS zu ergänzen oder als Backup, wenn GPS beeinträchtigt oder nicht verfügbar ist.

Einige Militärplattformen verwenden luftgestützte Sensoren, um ihren Standort zu verfolgen und die Zeit zu halten, ohne externe Signale zu verwenden. Andere PNT-Technologien verwenden andere externe Informationsquellen als GPS, um den Standort der Plattform zu bestimmen. Militärische Kampfjets verwenden GPS, um sich mit einem Trägheitsnavigationssystem zu koppeln, sodass der Pilot die Mission immer noch abschließen kann, wenn das GPS verschwindet. Trägheitssensoren und Uhren ermöglichen es der Plattform, ihren Standort zu erkennen und die Zeit ohne externe Signale wie GPS zu verfolgen. Andere Technologien beruhen auf astronomischer und magnetischer Navigation, um den Standort zu bestimmen. Es gibt auch immer mehr Satelliten, die PNT-Informationen im niedrigen Erdorbit übertragen.

Das Government Accountability Office erklärte jedoch im Mai in einem Bericht, dass keine dieser alternativen PNT-Technologien die Abhängigkeit des US-Militärs von GPS verringert hat.

Karen Howard, Direktorin für Wissenschaft, Technologiebewertung und Analyse des GAO, sagte: "Der Ersatz von PNT scheint für das Verteidigungsministerium keine besonders hohe Priorität zu haben."

Howards Büro untersuchte die Angelegenheit auf Ersuchen des Streitkräfteausschusses des Senats.

"Wir haben einige Leute des Verteidigungsministeriums und externe Experten interviewt", sagte sie. "Nach allem, was wir gehört haben, ist die Priorität der Entwicklung und Integration alternativer PNT-Technologien nicht hoch", fügte sie hinzu. "Sie forschen und untersuchen, aber die Abteilung verlässt sich stark auf GPS."

Jon Ludwigson, Director of GAO Contracts and National Security Procurement, sagte, der Kongress habe die Strategie des Verteidigungsministeriums, GPS seit Jahren als Kern seiner PNT-Architektur zu verwenden, in Frage gestellt. Aufgrund des Erfolgs von GPS „muss die Alternative nicht unbedingt voranschreiten“, sagte er. Gleichzeitig „werden die Leute immer besorgter, wenn wir GPS verlieren, was bedeutet das für unsere Einsatzpläne?“

Howard sagte: "Es gibt bekannte Schlupflöcher, Militärs sprechen von der Notwendigkeit von Alternativen." Aber wenn es um Förderprogramme geht, wählen sie standardmäßig GPS.

„Auch wenn sie nicht diese PNT-Präzision brauchen, brauchen sie auch GPS, weil sie daran gewöhnt sind“, fügte Howard hinzu. "Ein Schiff in der Mitte des Ozeans braucht keine Genauigkeit innerhalb weniger Meter um seine Position, aber es wird immer noch darauf eingestellt. Dies ist seine Komfortzone."

Bedenken hinsichtlich der Abhängigkeit von GPS für die militärische und zivile Infrastruktur veranlassten den Kongress, eine Studie zum National Defense Authorization Act von 2017 zu genehmigen. Es weist Bundesbehörden an, die PNT-Technologie zur Unterstützung und Ergänzung von GPS für den Einsatz in der nationalen Sicherheit und in kritischen Infrastrukturen zu bewerten und zu bestimmen.

Diese von der RAND Corporation durchgeführte und dem Kongress im April 2020 vorgelegte Studie listete eine Reihe von Technologien auf, die dazu beitragen können, globale Navigationssatellitensysteme wie GPS zu verbessern, kamen jedoch zu dem Schluss, dass nur wenige sie ersetzen können.

Dem Bericht zufolge ist kein System ein perfektes Backup für GPS. Einige Systeme (wie Galileo in Europa) ähneln GPS, und wenn GPS durch einen Cyberangriff gefälscht oder unterbrochen wird, kann es ein geeigneter Ersatz sein. Es gibt auch Bodensignale für Zeitmessung und Positionsbestimmung, einschließlich Signale von öffentlichen und privaten Wi-Fi-Sendern und Mobilfunkmasten. RAND wies darauf hin, dass trotz weiterer Alternativen "alle Untersuchungen zeigen, dass die Abhängigkeit von GPS und anderen GNSS [Global Navigation Satellite System] weiter wächst."

Neue GPS-Satelliten im Einsatz

Die Falcon 9-Rakete von SpaceX startete am 17. Juni den fünften der 10 geplanten GPS-3-Satelliten. Dies ist die neueste Generation von GPS und wird nun eingesetzt, um die alternden Satelliten zu ersetzen, die seit den 1990er Jahren im Einsatz sind.

Der Satellit GPS 3 wurde von Lockheed Martin im Rahmen eines Vertrags mit der US Air Force aus dem Jahr 2008 hergestellt. L3Harris bietet Navigationsnutzlast. Colonel Edward Byrne, Leiter fortschrittlicher Ausrüstung in der Abteilung für Weltraumsysteme im Erdorbit des Center for Space and Missile Systems (SMC), sagte, dass GPS 3-Signale im Vergleich zu früheren Produktgenerationen genauer sind und Störungen besser verhindern können.

Ein SMC-Sprecher sagte, dass das Verteidigungsministerium 4,1 Milliarden US-Dollar in den GPS 3-Raum investiert, einschließlich der Produktions-, Start- und Betriebskosten von 10 Satelliten. Seit 2018 wurden fünf GPS 3-Satelliten gestartet. Die restlichen fünf sollen von 2022 bis 2024 in den Weltraum eintreten.

Um militärischen Benutzern zusätzliche Sicherheit zu bieten, senden GPS 3-Satelliten ein stärkeres Signal aus, das als M-Code bezeichnet wird. Abkürzung für Military Code, M-Code sendet mit höherer Leistung und ist störunanfälliger als zivile Signale. Die Air Force startete 2005 den ersten GPS-Satelliten, der M-Code-Signale ausstrahlen konnte.

Byrne sagte, dass mindestens 24 GPS-Satelliten mit aktiviertem M-Code benötigt werden, um eine stärkere globale Signalabdeckung bereitzustellen. Er wies darauf hin, dass der fünfte GPS 3, der letzten Monat gestartet wurde, von Bedeutung ist, da es sich um den 24. Satellit mit M-Code-Fähigkeit handelt.

Seit vielen Jahren wirft GAO dem Pentagon vor, nicht genügend Empfängergeräte mit M-Code-Fähigkeiten zu produzieren und dass es zu lange gedauert habe, diese Empfänger auf allen Waffensystemen zu installieren.

Das Pentagon erklärte in seinem Haushaltsvorschlag 2022, dass das Verteidigungsministerium daran arbeitet, den Einsatz fortschrittlicher Empfänger zu beschleunigen.Der Vorschlag sieht 434 Millionen US-Dollar für M-Code-kompatible GPS-Empfängerkarten für die Plattformen von Armee, Marine, Luftwaffe und Marinekorps vor.

Ludwigson sagte, dass das Verteidigungsministerium einige Fortschritte bei der Bereitstellung von M-Code-Geräten gemacht habe, warnte jedoch davor, dass diese Technologie kein Allheilmittel sei. „Dies ist ein stärkeres Signal, aber ich glaube nicht, dass irgendjemand erwartet, dass M-Code ein One-Stop-Shop oder eine Komplettlösung ist.“ Er fügte hinzu, dass das Verteidigungsministerium immer noch eine Backup-Option benötige. "Der Fokus sollte auf Flexibilität liegen, nicht auf bestimmten Technologien."