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如果GPS中断,对这个行业意味着什么

如果GPS中断,对这个行业意味着什么

Katherine Dunn 2020年02月24日
没有卫星导航,海运行业就不会有今天的庞大规模。然而,断断续续的卫星导航对这个行业来说是也是一场灾难。

图片来源:Photo-Illustration by Tres Commas; Original Photo: Nucha Sirivisansuwan—Moment/Getty Images

去年9月的一个晚上,在9点左右出现了无线电呼叫。呼叫方是一艘油轮的船长,他们从南路易斯那纳港出发,已经航行了近一个月,船上装有5000多吨乙醇。呼叫信息很紧急,然而,这艘船的GPS信号突然消失了,船员们只好在黑暗中沿着塞浦路斯海岸摸索前进。

接到呼叫的是位于瓦西利科油库的领航员办公室。生长着棕榈树的塞浦路斯南部海岸乏善可陈,该办公室的工作人员就在这里观察着在瓦西利科湾航行的货船。当值领航员斯泰利奥斯·克里斯托福鲁立即意识到了问题的严重性。在白天,有经验的船长可以在纸质地图、海图笔和海岸线的引领下航行。但在夜晚,GPS就成了陌生水域中至关重要的工具,特别是在北约和俄罗斯战舰游弋的塞浦路斯海域。任何事故都可能让这艘邮轮的货物沿海岸线泄漏出数英里之远。

克里斯托福鲁通过无线电向油轮的主人提供了详细的指引。重要的是,要避开难以看到的渔场,这个渔场有可能隔断油轮向西的航线。他马上坐着拖船出海,与油轮接头。他接管了油轮,将它引导进码头。克里斯托福鲁已经为码头工作了6年,非常熟悉这片海岸的一切。不过,这类情况还是让他紧张。在过去几年中,GPS信号只是偶尔在瓦西利科附近消失,但在最近一段时间,它有时消失数小时,甚至一整天。这位领航员说:“这不正常。”

在塞浦路斯,这种不正常事件已经成了家常便饭——过去两年,GPS信号在大部分时间里都不可靠。作为地球上使用最广泛的导航系统,GPS在国际上受到干扰的问题越发严重,而当地GPS信号的中断已经让希腊这个地中海小国成为这一问题的研究范例。

干扰源头很难追踪。但导航专家们都认为干扰源正在增多,而且往往和犯罪或军事冲突有关。同时,不断扩大的干扰也暴露了GPS以及依赖GPS的海运公司的弱点。据联合国的监管机构国际海事组织统计,海运业承担了八成以上的全球贸易。

近年来,GPS已经是如此可靠和普遍,以至于人们甚至忘记了它的存在,能够想到GPS会失灵的人更是少之又少。但实际情况证明,让这个系统宕机,真是意想不到的简单。与此同时,航运业似乎并未就此做好准备,而且也不愿意为自我防范投资,原因是到目前为止没有再出现过类似于埃克森·瓦尔迪兹号油轮泄漏的事故。美国海岸警卫队导航中心的GPS信息分析团队负责人瑞克·汉密尔顿说航运公司和政府都面临着一个生死攸关的问题,那就是“为了避免花一大笔钱,你愿意承担多少风险?”

不断增大的风险

和另一项革命性技术,也就是互联网类似,GPS最初是美国国防部的一个项目,而且目前仍然由美国空军负责维护。这个系统在20世纪90年代中期开放了民用功能。2000年,美国政府不再削弱民用信号,从而让GPS变得更为强大和可靠,也加快了它的全球应用步伐。

GPS的竞争对手来自俄罗斯、中国和欧盟,它们拥有各自的全球导航卫星系统。但GPS的显著优势在于它广阔的覆盖面——GPS网络由至少24颗部署在全球上空的活跃卫星组成,而且人们总是能够接收到其中至少4颗卫星的信号,无论是油轮还是手机,收到信号的一方都可以通过三角定位来确定自己的位置。

如今,GPS已经深深融入日常生活,特别是在商业领域。它引导着船只、飞机和火车,借助GPS,港口起重机可以找到并堆放集装箱,卡车可以为仓库和商店送货。农业、采矿业和石油业对GPS的依赖也日益加深。

克里斯托弗·诺兰向处于职业生涯中期的船舶管理人员传授天文导航技术,后者中的大多数人都很少甚至没有使用过这样的方法。图片来源:Photograph by Jeremy Lange for Fortune

但随着GPS的普及,失去GPS信号的风险也在不断增大。在美国商务部于2019年6月发布的报告中,非营利性研究机构RTI International估算美国GPS信号中断30天的损失为每天10亿美元。海运业将成为受冲击最大的行业之一,因为GPS信号中断将在港口和航道上形成瓶颈。而且美国的损失还只是全球性GPS信号中断所造成损失的一小部分。

存100送100网站让GPS彻底失灵需要007电影中的那种手段。但就某个地区而言,所有卫星导航系统都有漏洞。它们的信号在从卫星轨道向地面传输的过程中会减弱,而且经常会被大气干扰或设备故障意外打断。人们还可以用信号发射器发出冲突信号,从而故意干扰这些系统,这种方法被称为“压制式干扰”。通常,冲突信号越强,干扰范围就越大。

更复杂也更险恶的干扰方法是欺骗式干扰,它制造假信号,从而让接收方误判自己的位置。如果操作正确,欺骗式干扰就无法察觉,并且可以让油轮等船只在汪洋大海上偏离航线。

大功率压制式或欺骗式干扰通常由军方或情报机构实施。军舰拥有成熟的反干扰技术。而且随着全球导航卫星系统引导的导弹和无人机在战场上发挥越来越大的作用,干扰卫星信号的猫鼠游戏已经司空见惯。实际上,随着2019年美国和伊朗之间的紧张局势不断升级,霍尔木兹海峡以内及其附近已经出现了压制式和欺骗式干扰,而这个处于伊朗和波斯湾国家之间的海峡是石油航运的咽喉要道。

克里斯托弗·诺兰用来传授技术的工具。图片来源:Photograph by Jeremy Lange for Fortune

存100送100网站但商用船只基本上都没有这种反干扰技术。这让人担心,因为小范围GPS干扰几乎已经人皆可为。虽然在美国和其他许多国家都不合法,但在网上很容易找到现成的GPS干扰器,其售价只有20美元,而且价格越高干扰范围就越大。非法捕鱼组织用这种干扰器来隐匿行踪。航运集装箱盗窃者则用干扰器来屏蔽集装箱内追踪仪的信号。

欺骗式干扰也不再是什么特别困难的事情,这也许更让人不安。2013年,得克萨斯大学奥斯汀分校无线电导航实验室的主任托德·汉弗莱斯就以此骗过了一艘213英尺(约64.92米)长、价值8000万美元的游艇。去年6月,一家名为Regulus的以色列网络安全公司称它骗过了一辆特斯拉Model 3轿车(特斯拉对此予以否认,将其斥为营销炒作,而且表示不会因此担心任何安全问题)。

GPS已经走入寻常百姓家,造成GPS信号中断的干扰也很难追踪乃至量化。2018年,美国海岸警卫队公布了一些GPS信号中断报告的片段,其中就包括“未知干扰”,可能的压制式或欺骗式干扰就属于这一类。在全球范围内,已经公布的GPS信号中断报告有100多次,但瑞克·汉密尔顿补充说这“是实际数量中非常、非常、非常小的一部分”。欧盟出资的项目Strike3表明这个问题可能会变得严重得多。2017年12月到2018年10月,该项目记录了15200次干扰“事件”,其中“数百次”的干扰强度都足以造成卫星导航彻底中断。

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存100送100网站刻赤等黑海沿岸港口附近的船只从2016年2月开始遇到奇怪的导航失灵问题。随后的几个月中,GPS定位显示数千艘船都陡然“加速并向内陆移动了好几十英里”,而且通常是向机场靠拢。这些“欺骗”都在一个地缘政治热点地区附近——刻赤属于2014年从乌克兰并入俄罗斯的克里米亚。

实际情况表明,这些事件是GPS信号干扰行动,商用船只和飞机受到了波及。其中许多次都发生在边境或武装冲突地区附近。同时,地中海东部地区最让人担心。

该地区最主要的航运枢纽是苏伊士运河。每个月都有约1500艘轮船由此往来于红海和地中海之间,而且其中许多都是前往亚洲或欧盟的油轮。“东地中海”沿岸武装冲突频发,比如埃及西奈半岛接连出现的叛乱以及叙利亚的大规模多方冲突。塞浦路斯处于这个纷争不断的地区中心,其各个港口具有战略意义,因为在这些港口补给的不光有通过苏伊士运河的船只,还有在叙利亚水域游弋的战舰。

克里斯托弗·诺兰用来传授技术的工具。图片来源:Photograph by Jeremy Lange for Fortune

存100送100网站2018年1月,在塞浦路斯南部海岸,也就是斯泰利奥斯·克里斯托福鲁工作的地方,GPS信号开始变得怪异起来。在沿岸或港口内的船只上,船长无法看到自己的GPS定位,警报高声鸣响。只要没有GPS信号就会响起这样的警报,它们会持续几个小时,甚至响一整天。有时GPS定位可以显示出来,但都出现在船只不可能前往的地点。克里斯托福鲁说:“有时你会看到山上有拖船。”

干扰不仅限于塞浦路斯。从2018年开始,北约和美国海岸警卫队在东地中海的大部分地区都记录了GPS信号中断事件,最北达土耳其,东至黎巴嫩和以色列,南抵苏伊士运河的地中海入口,其范围至少有6.5万平方英里(约16.83万平方千米)。希腊海军前少校、目前在航运咨询公司HudsonAnalytix担任海上安全研究员的克罗尼斯·卡帕里迪斯说:“这个地区交通拥挤,干扰GPS和导航可能带来灾难性后果。”截至2019年年底,美国海岸警卫队共在地中海收到38次GPS干扰报告,涉及数百起同类事件,而且其中一些出现在了更靠西的地区,比如利比亚和马耳他海岸

小麻烦演变成大危机

存100送100网站去年12月,北约航运中心与商业航运公司共同表示东地中海的GPS信号仍然在受到干扰,而且“有可能造成危险后果”。在瓦西利科,GPS信号中断事件最近逐渐减少。但克里斯托福鲁和他的同事们依然保持警惕,以免出现意外。克里斯托福鲁承认:“晚上有船只靠近时我都会有些担心。”

存100送100网站在政府层面,对GPS受到干扰的担心正在加重,但尚未采取措施。去年6月,14个海事组织致函美国海岸警卫队,请求它同国际海事组织携手解决GPS信号中断问题。12月,海岸警卫队向《财富》杂志表示,他们仍然在和美国国务院探讨如何实施这项工作。

在政府行动缓慢的情况下,责任就落在了船主和船只管理公司的身上。不过,航运公司一直不愿意公开谈论GPS问题,或者他们改善自身防卫的措施。在本文联系的25家船只管理公司中,承认其船只遭遇过GPS干扰的只有两家,分别是塞浦路斯的Lavar Shipping和设在挪威的Wilhelmsen。

几位航运专家表示这个行业正在发生转变。总的来说,船长和船员有能力应对GPS信号失灵问题。但过去25年的整体变化让航运公司更为依赖卫星导航。船只变得更大、更快而且更加自动化,船员数量则不断减少。离岸基础设施也层出不穷,比如海底电缆、水产养殖和风电场,这让海洋变得远比以前拥挤。英国海事咨询机构NLA International的董事乔纳森·特纳说,年轻一代水手“正从依靠自身技能转向依赖某些机器”,这让年龄较大的船员担心年轻人“技能退化”,无法应付没有GPS的情况。

接受本文采访的人士都不认为干扰问题掩盖了GPS的优势,包括在大海上指引航线、提高港口效率以及在紧急情况下救助船员。虽然存在一系列强化方法,比如更强大的抗干扰接收器、陆基后备系统或者更多的培训,但这些都需要花很多钱。举例来说,军用级抗干扰天线的价格是普通天线的10倍。

存100送100网站2019年航运业利润率不到1%,这样的投资可能会让业内人士望而却步。贸易放缓、运力过剩,以及新的高成本燃油规则也在影响着这个行业。消息人士告诉《财富》杂志,最终结果是GPS信号中断从小麻烦演变成危机,也就是说,在发生重大事故后,船主们才会愿意为GPS防护投入大量资金。

麦哲伦的方法

北卡罗来纳州博福特距塞浦路斯5000英里(约8046千米),克里斯托弗·诺兰在这里专业教授商船的船员怎样在没有GPS的情况下导航。这位美国海岸警卫队的前军官教的是“天文导航”,内容包括几乎只凭借天体相对于地平线的位置来进行定位,基本上就是麦哲伦采用的方法。

存100送100网站诺兰的学生包括可以上大学的孩子和业余爱好者,但也有处于职业生涯中期的管理人员。后者需要上两周的课,从而获得在美国沿海水域以外指挥大型船只的证书。有些人曾经学过传统导航方法,但往往都荒废了。诺兰说:“这种技术容易生疏。通过考试后,人们就再也不会经历这方面的考验了。”同时,许多年轻水手从来都没有在不用GPS的情况下航行过。

重新教授老式技术的不光是诺兰。2015年,美国海军学院重新开始向所有入学军官教授天文导航。该学院表示,做出此项决定的部分原因是可能妨碍电子导航的网络安全威胁不断增多。2017级是该学院至少15年来首批将天文导航作为核心课程的毕业生。

天文导航的精度远低于GPS,耗费的时间也要长得多。但这些基本航海技术受到考验的频率也许很快就会超过GPS时代此前的水平。诺兰说,他的妻子,海岸警卫队军官凯丽教给下属一条永远的准则:“观察窗外,看航海图,然后看GPS,顺序就是这样。”(财富中文网)

本文另一版本登载于《财富》杂志2020年2月刊,标题为《当GPS信号中断》。

译者:MS

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