Cinque anni fa, un team di ricercatori dell'Università del Texas ad Austin è salito a bordo di uno yacht da 80 milioni di dollari con l'intento di ingannare il sistema di navigazione della nave e spingerla furtivamente fuori rotta.

Una volta che lo yacht fu al largo delle coste italiane, la squadra, con la conoscenza e il permesso del proprietario della nave, un individuo benestante che non vuole essere nominato, ha usato un dispositivo delle dimensioni di una valigetta per attutire lentamente i segnali GPS legittimi e prendere il controllo della guida della nave. Ha funzionato. Usando i falsi segnali, la squadra virò gradualmente la nave mentre il display della carta continuava a mostrarla viaggiare in linea retta.

Da quando gli Stati Uniti hanno sviluppato il Global Positioning System, o GPS, negli anni '70, la nazione è diventata sempre più dipendente da questo metodo satellitare per determinare la posizione, tempo e velocità. Oggi il GPS viene utilizzato per fare qualsiasi cosa, dal chiamare un Uber e navigare per la città, alle transazioni finanziarie con data e ora e allo sganciare bombe guidate.

Quella crescente dipendenza potrebbe essere un problema, soprattutto se i 30 satelliti GPS o le loro stazioni di terra si guastassero, dicono gli esperti. E questo ha portato un certo numero di organizzazioni e aziende governative a iniziare a pensare a come fortificare il sistema e se altri segnali potrebbero essere utilizzati per integrare o eseguire il backup del sempre onnipresente GPS.

In dicembre, Il segretario dell'Air Force Heather Wilson ha dichiarato al Times in un'intervista che "non esiste una missione militare che non dipenda dallo spazio, " e che l'Aeronautica si eserciti come se non avesse il GPS.

All'inizio dello scorso anno, Il direttore dell'intelligence nazionale Dan Coats ha testimoniato davanti al comitato ristretto per l'intelligence del Senato sulla futura "minaccia globale di attacchi di guerra elettronica contro i sistemi spaziali, " come le comunicazioni satellitari militari e i satelliti GPS. Coats ha osservato che sia la Cina che la Russia hanno discusso dello sviluppo di nuove capacità di guerra elettronica.

"Per robustezza, hai davvero bisogno di più fonti, " ha detto Michael O'Connor, amministratore delegato di Satelles, un Herndon, Va., società che ha sviluppato un nuovo segnale di tempo e posizione trasmesso da una costellazione separata di satelliti che può essere utilizzato come alternativa o backstop al GPS. "Qualsiasi fonte è vulnerabile."

Sviluppato dall'esercito degli Stati Uniti e offerto gratuitamente, il primo satellite di prova GPS lanciato nel 1978. Fin dall'inizio, il sistema era destinato sia all'uso militare che civile, con segnali separati per ciascuno.

Il GPS era una tale "meraviglia tecnica" che tutti si sono concentrati sull'usarlo, disse Dave Tremper, responsabile del programma nell'ufficio di tecnologia strategica presso l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa, o DARPA.

I satelliti GPS inviano segnali radio ai ricevitori sulla Terra incorporati in un'auto o in un altro oggetto. Usando gli orologi atomici sui satelliti, il segnale indica quando è stato trasmesso. I destinatari calcolano la posizione in base all'ora in cui è stata inviata la trasmissione e all'ora in cui è stata ricevuta. Combinando i dati di almeno quattro satelliti, il ricevitore può individuare dove si trova.

Negli anni, l'esercito americano ha apportato miglioramenti e modifiche al sistema.

Il segnale civile, che era stato intenzionalmente reso meno preciso del segnale militare, è stato ampliato e la sua precisione migliorata. Sono stati aggiunti nuovi segnali militari crittografati, così come una nuova frequenza in gran parte utilizzata dalla Federal Aviation Administration. Satelliti con una tecnologia migliore, precisione e resilienza agli attacchi sono stati lanciati per sostituire il vecchio.

Questi nuovi satelliti, conosciuto ampiamente come GPS Block II, hanno una durata di progettazione che va da 7 { anni a 12 anni. Una nuova generazione di satelliti nota come GPS III, che avrà una durata di 15 anni, sono in fase di sviluppo.

Ma tutti questi miglioramenti non hanno cambiato il fatto che esisteva ancora un solo sistema ampiamente universale utilizzato dagli Stati Uniti. Altri paesi e regioni da allora hanno sviluppato le proprie versioni di GPS, compreso il sistema europeo Galileo e il russo GLONASS, che può essere utilizzato gratuitamente.

Gli esperti del settore affermano che il GPS è suscettibile a diverse forme di attacco. uno sta inceppando, in cui un ricevitore GPS è bloccato dalla ricezione di qualsiasi informazione da un satellite. Ma un altro, preoccupazione più pericolosa, sta falsificando. Come con l'esperimento dello yacht UT, un ricevitore può essere alimentato con un falso segnale GPS, ingannandolo sulla sua posizione.

Durante quell'esperimento, nessuna delle apparecchiature sul ponte dello yacht ha mai fatto scattare l'allarme, che sarebbe successo se il team avesse cercato di bloccare i segnali GPS, disse Todd Humphreys, un professore associato nel dipartimento aerospaziale dell'UT Austin che ha guidato l'esperimento. Lo spoofing del team era così sottile che i sistemi automatizzati non sono stati in grado di rilevare che qualcosa non andava, Egli ha detto.

Un'altra possibilità è un attacco informatico contro una stazione terrestre GPS che potrebbe distruggere l'intero sistema.

"La ridondanza è in qualche modo andata via, " ha detto Tremper. "Finiamo ora con questo unico punto di fallimento".

Per combatterlo, i ricercatori del governo e del settore stanno sviluppando sistemi e algoritmi per raccogliere molte diverse fonti di dati che potrebbero aiutare a determinare la posizione di un utente, assistere con la navigazione o stabilire l'ora. Insieme, queste varie fonti di dati possono essere utilizzate per ricontrollare la risposta fornita dal GPS o, in assenza di GPS, potenzialmente potrebbe essere sufficiente per triangolare una posizione.

Una di queste fonti di dati potrebbe essere l'ora e la posizione del satellite, noto anche come STL, un segnale fornito da Satelles in grado di determinare posizione e tempo indipendentemente dal GPS.

Il servizio, iniziata nel 2016, è stata integrata in una rete commerciale di satelliti gestita da Iridium Communications Inc.

Iridium è noto per uno dei fallimenti più spettacolari di sempre; ha fallito nel tentativo di creare un mercato di massa per i telefoni satellitari, ma è rinato come servizio di nicchia. Oggi la sua cosiddetta costellazione di 66 satelliti orbita a 476 miglia sopra la Terra, più vicino della posizione dei satelliti GPS. Quella vicinanza produce un segnale più forte, secondo O'Connor di Satelles.

Ha detto che la società lavora a stretto contatto con gli operatori wireless, il governo degli Stati Uniti e una società che fortifica la posizione, fonti di navigazione e di temporizzazione per le imprese.

"Il GPS è integrato nella nostra vita molto di più di quanto le persone credano, " Ha detto O'Connor. "È integrato nella nostra infrastruttura critica".

Alla DARPA, i ricercatori stanno lavorando a un progetto chiamato Adaptable Navigation Systems che farebbe affidamento su sensori per raccogliere altri segnali, come quelli delle reti mobili o dei satelliti commerciali. Tali informazioni verrebbero quindi tradotte dall'algoritmo, fuse insieme, e un luogo e un tempo sarebbero stati determinati. Il programma di 8 anni è stato testato sul campo su veicoli che vanno dai cacciatorpediniere della Marina agli Humvee dell'esercito.

La tecnologia in fase di sperimentazione a El Segundo da Aerospace Corp. potrebbe alla fine attirare fonti di dati ancora più diverse, come i segnali delle antenne televisive, stazioni radio o anche immagini visive, e abbinali a una posizione.

Qualche mese fa, un paio di ingegneri di Aerospace Corp. hanno fissato un'antenna specializzata sul tetto di un'auto e sono partiti per le strade di El Segundo per vedere se potevano individuare con precisione la loro posizione senza utilizzare il GPS.

Mentre la coppia andava in giro, hanno controllato un laptop in tempo reale per vedere se il loro cosiddetto sensore di navigazione opportunistico stava captando segnali radio che potevano essere usati per triangolare la loro posizione. Quindi hanno confrontato quel punto con quello determinato dai dati GPS.

A un certo punto, i due segnali erano fuori di circa 65 piedi. Ma in un altro, i due punti di navigazione si sovrapponevano quasi esattamente.

Il prossimo test di questi algoritmi avanzati, noto come Sestante, potrebbe incorporare un accelerometro o un sensore visivo che potrebbe fare affidamento sullo scenario per aiutare a navigare, disse Randy Villahermosa, direttore esecutivo dell'innovazione presso la società senza scopo di lucro, che gestisce un centro di ricerca e sviluppo finanziato a livello federale incentrato sui programmi spaziali per l'aeronautica statunitense.

Le potenziali applicazioni per un sistema come Sextant potrebbero estendersi oltre la difesa per includere la navigazione per veicoli autonomi, Egli ha detto. Aerospace Corp. non vende i suoi prodotti commercialmente.

I funzionari del settore hanno stimato che il mercato dei prodotti GPS insieme alle alternative vale già qualche miliardo di dollari; usi futuri, come auto senza conducente e droni, potrebbe aumentare drasticamente la domanda.

Ma potrebbe non valere la pena per tutti passare a un'alternativa commerciale. Proprio come il mercato originale dei telefoni satellitari di Iridium è stato indebolito dal servizio di telefonia mobile a basso costo, quindi le aziende possono decidere di continuare a correre rischi con il GPS.

Ogni azienda deve determinare se i suoi prodotti richiedono tempi così critici che essere ingannati anche solo per un secondo rappresenterebbe un rischio significativo, disse Doug Loverro, ex vice assistente segretario alla Difesa per la politica spaziale ed ex direttore esecutivo dello Space and Missile Systems Center dell'Air Force Space Command.

"Penso che dipenda da quanto sia critico il tuo utilizzo, e se sei o meno in un settore o in una situazione in cui hai un alto rischio di essere falsificato, " Egli ha detto.

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