La orientación GPS puede ser engañada, y los investigadores luchan por encontrar tecnologías de respaldo

Hace cinco años, un equipo de investigadores de la Universidad de Texas, en Austin, abordó un yate de $80 millones de dólares con la intención de engañar al sistema de navegación del buque y desviarlo sigilosamente del rumbo.

Una vez que el yate estaba fuera de la costa de Italia, el equipo, con el conocimiento y permiso del propietario -un individuo rico, que no quiso ser identificado-, usó un dispositivo del tamaño de un maletín para ahogar lentamente las señales legítimas del GPS y tomar control de la guía del barco. Funcionó. Utilizando señales falsas, el equipo gradualmente giró la nave mientras que su pantalla continuaba mostrando un recorrido en línea recta.

Desde que los Estados Unidos desarrollaron el Sistema de Posicionamiento Global (o GPS, por sus siglas en inglés), en la década de 1970, el país se ha vuelto cada vez más dependiente de este método satelital para determinar la posición, el tiempo y la velocidad. En la actualidad, el GPS se usa para todo, desde llamar a un Uber y navegar por la ciudad hasta sellar transacciones financieras y lanzar bombas guiadas.

Esa creciente dependencia podría ser un problema, especialmente si los 30 satélites GPS o sus estaciones terrestres alguna vez dejan de funcionar, señalan los expertos. Eso llevó a varias organizaciones y compañías gubernamentales a pensar en cómo fortalecer el sistema, y si podrían usarse otras señales para complementar o respaldar el omnipresente GPS.

En diciembre, la secretaria de la Fuerza Aérea, Heather Wilson, le dijo a The Times en una entrevista que “no hay una misión militar que no dependa del espacio”, y que la Fuerza Aérea practica como si no tuviera GPS.

A principios del año pasado, el director de Inteligencia Nacional, Dan Coats, testificó ante el Comité Selecto de Inteligencia del Senado sobre la futura “amenaza global de ataques de guerra electrónica contra los sistemas espaciales”, como las comunicaciones militares por satélite y los satélites GPS. Coats señaló que tanto China como Rusia han discutido el desarrollo de nuevas competencias para la guerra electrónica.

“Para obtener solidez, realmente se necesitan varias fuentes”, aseguró Michael O’Connor, director ejecutivo de Satelles, una compañía de Herndon, Virginia, que desarrolló una nueva señal de tiempo y ubicación transmitida desde una constelación de satélites separada, que puede usarse como una alternativa o respaldo a GPS. “Toda fuente es vulnerable”.

Desarrollado por los militares de los EE.UU. y ofrecido sin cargo, el primer satélite de prueba GPS se lanzó en 1978. Desde el principio, el sistema fue diseñado para uso militar y civil, con señales separadas para cada uno.

El GPS era una “maravilla técnica” tal, que todos estaban interesados en usarlo, expuso Dave Tremper, gerente de programa en la oficina de tecnología estratégica de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, (DARPA, por sus iniciales en inglés).

Los satélites GPS envían señales de radio a los receptores en la Tierra, incrustados en un automóvil u otro objeto. Utilizando relojes atómicos en los satélites, la señal indica cuándo se transmitió. Los receptores calculan la ubicación en función de la hora en que se envió la transmisión, y la hora en que se recibió. Al combinar datos de al menos cuatro satélites, el receptor puede determinar dónde se encuentra.

Con los años, el ejército de los EE.UU. realizó mejoras y cambios en el sistema. La señal civil, que había sido concebida intencionalmente de forma menos precisa que la militar, se expandió y mejoró su exactitud. Se agregaron nuevas señales militares encriptadas, así como una nueva frecuencia utilizada principalmente por la Administración Federal de Aviación (FAA). Se lanzaron satélites con mejor tecnología, rigor y resistencia a los ataques, para reemplazar a los antiguos.

Estos nuevos satélites, conocidos en general como GPS Block II, tienen una vida útil que varía entre los siete años y medio y los 12 años. Actualmente se está desarrollando una nueva generación de satélites, los GPS III, que tendrán una vida útil de 15 años.

Pero todas esas mejoras no cambiaron el hecho de que aún existe un solo sistema ampliamente universal que se utiliza en los EE.UU. Otros países y regiones desarrollaron sus propias versiones de GPS, incluidos el sistema europeo Galileo y el ruso GLONASS, que se pueden usar gratuitamente.

Los expertos de la industria afirman que el GPS es susceptible a ciertas formas diferentes de ataque. Una de ellas es la interferencia, en la cual se bloquea a un receptor de GPS para que no reciba información de un satélite. Sin embargo, la mayor preocupación es la suplantación. Al igual que con el experimento del yate, a un receptor se le puede transmitir una señal de GPS falsa, para confundir así su posición.

Durante ese experimento, ninguno de los equipos en el puente del yate hizo sonar una alarma, lo que hubiera sucedido si el equipo intentaba bloquear las señales del GPS, dijo Todd Humphreys, profesor asociado en el departamento aeroespacial de UT Austin, quien dirigió la prueba. La suplantación del equipo fue tan sutil que los sistemas automatizados no pudieron detectar que algo andaba mal, explicó.

Otra posibilidad es un ciberataque contra una estación terrestre de GPS, que podría dañar todo el sistema. “La redundancia ya no existe” dijo Tremper. “Terminamos ahora con este único punto de falla”.

Para combatir eso, los investigadores del gobierno y la industria están desarrollando sistemas y algoritmos que recopilen muchas fuentes de datos diferentes para determinar la posición de un usuario, ayudar con la navegación o establecer el tiempo. Juntas, esas diversas fuentes de datos podrían emplearse para verificar dos veces la respuesta dada por el GPS, o, en ausencia de éste, podría ser suficiente para triangular una ubicación.

Una de esas fuentes de datos podría ser Satellite Time and Location, también conocida como STL, una señal emitida por Satelles, que puede determinar la posición y el tiempo independientemente del GPS.

El servicio, que comenzó en 2016, se integró en una red comercial de satélites operada por Iridium Communications Inc. La empresa es conocida por una de las bancarrotas más espectaculares de la historia; falló en un gran intento por crear un mercado masivo para teléfonos satelitales, pero renació como un servicio de nicho. Hoy, su llamada ‘constelación’ de 66 satélites orbita a 476 millas sobre la Tierra, más cerca que la ubicación de los satélites GPS. Esa proximidad produce una señal más fuerte, de acuerdo con O’Connor.

El director ejecutivo indicó que la compañía trabaja en estrecha colaboración con los operadores inalámbricos, el gobierno de los EE.UU. y una firma que fortalece la posición, la navegación y las fuentes de tiempo para las empresas. “El GPS está integrado mucho más en nuestras vidas de lo que se cree”, aseveró. “Está integrado en nuestra infraestructura crítica”.

En DARPA, los investigadores trabajan en un proyecto llamado Adaptable Navigation Systems, que dependería de los sensores para recopilar otras señales, como las de redes móviles o satélites comerciales. Esa información luego sería traducida por el algoritmo, fusionada, y se determinaría una ubicación y un tiempo. El programa, de ocho años de antigüedad, fue probado en vehículos que van desde destructores de la Marina hasta Humvees del Ejército.

La tecnología probada en El Segundo por Aerospace Corp. podría eventualmente atraer fuentes de datos aún más diversas, como señales de antenas de televisión, estaciones de radio o incluso imágenes visuales, y unirlas a una ubicación.

Meses atrás, un par de ingenieros de Aerospace Corp. amarraron una antena especializada en el techo de un automóvil y se pusieron en marcha por las calles de El Segundo, para ver si podían ubicar con precisión su localización sin usar el GPS.

Mientras conducían, revisaban una computadora portátil en tiempo real para ver si su sensor de navegación ‘oportunista’ captaba señales de radio que podían usarse para triangular su posición. Luego compararon ese punto con el determinado por los datos del GPS.

En un momento, las dos señales se apagaron por unos 65 pies. Pero en otro, los dos puntos de navegación estuvieron prácticamente superpuestos.

La siguiente prueba de estos algoritmos avanzados, conocida como Sextant, podría incorporar un acelerómetro o un sensor visual que podría confiar en el paisaje para navegar, afirmó Randy Villahermosa, director ejecutivo de innovación en la corporación sin fines de lucro, que maneja una investigación y desarrollo financiados con fondos federales y centrados en programas espaciales para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.

Las posibles aplicaciones de un sistema como Sextant podrían extenderse más allá de la defensa e incluir la navegación para vehículos autónomos, dijo. Aerospace Corp. no vende sus productos a nivel comercial.

Funcionarios de la industria estimaron que el mercado para productos GPS y sus alternativas ya vale unos miles de millones de dólares; los usos futuros, como los automóviles sin conductor y los drones, podrían aumentar drásticamente la demanda.

Pero es posible que no valga la pena para todos cambiar a una alternativa. Así como el mercado original de los teléfonos satelitales de Iridium fue socavado por el servicio de celulares baratos, las empresas podrían optar por seguir arriesgándose con el GPS.

Cada empresa debe determinar si sus productos requieren un servicio de tiempo tan crítico que, ser engañados siquiera por un segundo supondría un riesgo significativo, expuso Doug Loverro, exvicesecretario adjunto de Defensa de política espacial y exdirector ejecutivo del Space and Missile Systems Center del Comando Espacial de la Fuerza. “Creo que depende de cuán crítico sea su uso, y de si está o no en una industria o situación en la cual tiene un alto riesgo de ser engañado”, precisó.

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