Sostituti del GPS: non esiste nessun sistema in grado di sostituire completamente la geolocalizzazione satellitare

Mentre cresce la preoccupazione del Dipartimento della Difesa per la crescente capacità degli avversari di disturbare i segnali dei satelliti GPS, gli esperti avvertono che non esiste un’alternativa unica per soddisfare le esigenze militari di capacità di posizionamento, navigazione e temporizzazione (PNT).

I segnali a radiofrequenza (RF) trasmessi dai satelliti del Global Positioning System possono essere utilizzati da un’ampia varietà di piattaforme per un numero quasi infinito di missioni militari – dall’aiutare un soldato a guidare un veicolo fuoristrada in un paesaggio sconosciuto al guidare un missile in volo verso il suo obiettivo.

Il problema, come viene dimostrato ogni giorno in zone di conflitto come l’Ucraina e Gaza, è che i segnali GPS RF sono deboli e facilmente disturbati – o, forse peggio, falsificati per ingannare gli utenti e farli andare o guardare nel posto sbagliato. Ad esempio, a marzo un aereo che trasportava il Ministro della Difesa britannico Grant Shapps dalla Polonia alla Gran Bretagna ha perso il GPS vicino a Kaliningrad a causa di un sospetto disturbo russo – cosa che il suo portavoce ha detto non essere insolita sulla costa baltica della Russia.

“È un problema del mondo reale”, ha detto Michael Monteleone, direttore del nuovo Team interfunzionale di rilevamento a tutto dominio (CFT) del Comando Futures dell’Esercito, durante un panel del 5 maggio alla conferenza annuale GEOINT della US Geospatial Intelligence Foundation a Kissimmee, in Florida.

Pertanto, il Pentagono, la Forza Spaziale, l’Esercito e gli altri servizi militari si sono dati da fare per trovare alternative per quando (non se) il GPS smetterà di funzionare sul campo di battaglia.

La difficoltà, tuttavia, è che ogni tecnica disponibile ora o nel futuro prevedibile per ciò che viene spesso chiamato ‘alt-PNT’ , cioè sistema alternativo di posizionamento, comporta la necessità di fare dei compromessi in termini di dimensioni, peso, potenza e costi, in base al tipo di piattaforma utilizzata e alla natura della durata della missione, secondo gli esperti.

Lloyd Dabbs, direttore dello sviluppo commerciale del settore pubblico per SandboxAQ, ha spiegato durante il panel GEOIN che il Pentagono avrà bisogno di una “strategia olistica” per sviluppare metodi per creare “un buon segnale composito” fornito dalla combinazione di diverse tecniche. “Niente sostituirà mai il GPS” ammettendo che comunque questo sistema non è sostituibile.

“Non esiste una pallottola d’argento”, ha detto a Breaking Defense Nikki Markiel, autorità senior GEOINT per la geomatica presso la National Geospatial-Intelligence Agency (NGA). “Tutti vorrebbero averne una. E credo che questo sia il punto di partenza di molte difficoltà, perché il GPS è stato facile. È onnipresente”. La sua sostituzione sarà un bel problema

Quali strade si stanno percorrendo

Markiel ha spiegato che esistono sei grandi “famiglie” di metodologie per il posizionamento e la navigazione, basate sul tipo di dati utilizzati. La buona notizia è che questo significa che ci sono alternative. La cattiva notizia è che ognuna di esse può fornire vantaggi e svantaggi distinti.

Il GPS stesso rientra nel primo metodo, oggi più diffuso, per determinare dove ci si trova e dove si sta andando: I segnali RF. Altri Paesi hanno sviluppato i propri satelliti RF simili al GPS – come la costellazione Galileo dell’Europa e Beidou della Cina – il che significa che una delle cose che l’esercito statunitense potrebbe fare per fornire un backup del GPS è semplicemente rendere i suoi ricevitori compatibili con questi sistemi, proprio come lo sono già la maggior parte dei telefoni cellulari civili.

Le torri cellulari e le torri radiotelevisive forniscono anche “segnali di opportunità”, altri tipi di segnali RF che possono essere sfruttati per il posizionamento e la sincronizzazione.

Secondo l’esperto però questi sistemi non forniscono particolari vantaggi rispetto al GPS, perché comunque basati sulla radiofrequenza e quindi disturbabili. Quindi sono stistemi alternativi, ma , nello stesso tempo, basati sugli stessi principi e meno precisi rispetto a GPS.

Una seconda famiglia di dispositivi è quella che si basa sull’utilizzo della gravità, che è il modo in cui funzionano i sistemi di navigazione inerziale (INS), come quelli trasportati dalla maggior parte degli aerei militari. L’inconveniente di questi dispositivi è che “vanno alla deriva” se sbagliano e devono essere corretti con altri mezzi, di solito con il GPS. Però non sono disturbabili.

Una terza metodologia per il posizionamento e la temporizzazione utilizza la “magnetica crostale”, ha detto Markiel. Conosciuta come “mag-nav”, l’essenza della tecnica è l’uso di un magnetometro per misurare i cambiamenti del campo magnetico terrestre. Quando la roccia nella crosta terrestre si solidifica conserva una impronta magnetica unica e, sulla base di questa caratteristica, può essere creata una mappa rilevabile tramite un magnetometro a bordo. Questi sistemi risultano ottimi in mare, abbastanza precisi sulla terra, e, soprattutto, non sono disturbabili.

Mappa magneticca dell’Europa centrale

Il problema, in questo caso, è raccogliere di dati magnetici in modo sufficientemente preciso da poter essere utilizzati in un sistema di navigazione.

La navigazione celeste è un quarto metodo, che utilizza la posizione delle stelle e dei pianeti come fanno i marinai da sempre. Markiel ha notato che si stanno esplorando alcuni nuovi trucchi per questa antica arte, come l’utilizzo di detriti spaziali creati dall’uomo e di corpi celesti naturali. Anche la spazzatura spaziale inerte in orbita può essere utilizzata per dare una posizione precisa.

D’altra parte, le nuvole e il maltempo – così come il fumo, che non è raro in un campo di battaglia – sono una maledizione per questo tipo di navigazione.

Allo stesso modo, il tempo e il fumo sono ostacoli per la quinta potenziale alternativa al GPS: il telerilevamento, in pratica una “navigazione visiva” che utilizza semplicemente punti di riferimento e una mappa cartacea.

L’utilizzo dell’elevazione o della batimetria – la misurazione della distanza dalla terra o dal mare – è il sesto metodo che è stato utilizzato per decenni, ma non è disponibile ovunque. .

I sistemi di rilevazione attiva, con l’utilizzo di radar o sonar attivi che rilvano la posizione emettendo onde che poi vengono riflesse dal terreno o dalle coste sono il settimo sistema, ma questo richiede energia ed è rillevabile dai soggetti ostili.

Quindi non ci sarà un singolo sostituto per il GPS, ma, al limite, un mix di sistemi di localizzazione in grado di tappare l’assenza di dati di un sistema GPS disturbato. Però, come abbiamo visto, nessun sistema è perfetto e ognuno ha dei problemi.