با تشدید تنش‌های ژئوپلیتیکی و افزایش وابستگی جهانی به سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای، امنیت و پایداری سیگنال‌های GPS به مسئله‌ای حیاتی بدل شده است. افزایش بی‌سابقه حملات جمینگ (اختلال در سیگنال)، به‌ویژه در مناطق حساس، آشکار کرد که این سامانه‌ها به‌شدت آسیب‌پذیرند. در واکنش به این موضوع، کشورها به‌سوی توسعه ساعت‌های اتمی قابل‌حمل و سامانه‌های نوین زمان‌سنجی حرکت کرده‌اند تا نسل بعدی فناوری ناوبری را بدون اتکا به ماهواره‌ها بسازند.
اهمیت حیاتی GPS و شکنندگی آن
سامانه موقعیت‌یاب جهانی که نخست در دهه ۱۹۷۰ برای مصارف نظامی ایالات متحده ایجاد شد، امروزه در تمام جنبه‌های زندگی مدرن کاربرد دارد، اما همین سامانه که بر پایه ساعت‌های اتمی مستقر در ماهواره‌ها فعالیت می‌کند، در برابر کوچک‌ترین دستکاری در سیگنال یا زمان‌بندی، به‌سرعت دچار اختلال می‌شود.
از بانک‌ها که برای ثبت دقیق زمان معاملات مالی استفاده می‌کنند، تا نیروگاه‌ها و شبکه‌های مخابراتی که به هماهنگی میلی‌ثانیه‌ای نیاز دارند؛ هرگونه اختلال در GPS می‌تواند فاجعه‌بار باشد. بر اساس گزارشی از موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST)، قطع GPS در آمریکا می‌تواند روزانه تا ۱ میلیارد دلار خسارت وارد کند؛ در بریتانیا این رقم به ۱.۴ میلیارد پوند در روز می‌رسد.
جمینگ به‌عنوان ابزار جنگ مدرن
تجهیزات اخلال در سیگنال‌های GPS به‌راحتی و حتی آنلاین در دسترس‌اند و از جنگ‌های نظامی تا فعالیت‌های جنایی کاربرد دارند. در مارس۲۰۲۴، گرنت شاپس (Grant Shapps)، وزیر دفاع بریتانیا، هنگام پرواز در نزدیکی مرز روسیه، سیگنال GPS هواپیمایش را از دست داد. این اتفاق بار دیگر یادآور اهمیت تهدیدهای جمینگ برای پروازهای نظایمی و غیر نظامی شد و نشان‌دهنده تاکتیک‌های نوین جنگی در فضای مدرن است.
درگیری‌های اخیر در حوزه بالتیک نیز نشان داده‌اند که روسیه از جمینگ و اسپوفینگ (گمراه‌سازی سیگنال) به‌عنوان سلاح ژئوپلیتیکی علیه زیرساخت‌های غرب استفاده می‌کند. خطر بروز تصادف‌های هوایی، فرودهای اضطراری و فلج‌شدن تجارت جهانی در صورت حمله جامع به GPS به‌شدت بالاست.
ساعت‌های اتمی: ستون فقرات ناوبری آینده
دقت مکان‌یابی، مستقیما به دقت زمان‌بندی وابسته است؛ ازاین‌رو ساعت‌های اتمی بخش کلیدی GPS محسوب می‌شوند. هر ماهواره GPS مجهز به ساعتی است که در یک روز، تنها چند میلیاردم ثانیه خطا دارد.
ساعت اتمی با فراهم‌کردن زمان فوق‌العاده دقیق، امکان محاسبه دقیق فاصله طی‌شده را فراهم می‌کند و در ترکیب با سامانه ناوبری اینرسی (INS) می‌تواند بدون نیاز به GPS، موقعیت نسبی را حفظ کند. سامانه ناوبری اینرسی با اندازه‌گیری شتاب و چرخش حرکت وسیله را دنبال می‌کند، اما چون دچار خطای تجمعی می‌شود، ساعت اتمی با زمان‌سنجی دقیق این خطاها را اصلاح می‌کند. در نتیجه، این ترکیب در شرایطی که سیگنال GPS در دسترس نیست (مانند زیر زمین، زیر آب یا در شرایط جنگ الکترونیکی)، امکان ناوبری دقیق و مستقل را فراهم می‌سازد.
اما راهکار آینده، کاهش وابستگی به ماهواره‌ها و استفاده از ساعت‌های اتمی قابل‌حمل روی زمین یا در وسایل نقلیه است؛ این فناوری امکان ردیابی مکان تنها با استفاده از سرعت و جهت حرکت، بدون نیاز به سیگنال خارجی را فراهم می‌سازد. بدین‌ترتیب، نه جمینگ و نه اسپوفینگ، دیگر کارساز نخواهد بود.
آزمایشگاه ملی فیزیک بریتانیا (NPL) از پیشگامان جهانی در توسعه ساعت‌های اتمی است. این مرکز که در سال ۱۹۵۵ نخستین ساعت عملی اتمی را توسعه داد، امروز به رهبری دکتر هلن مارگولیس (Helen Margolis) در حال ساخت نسل بعدی ساعت‌های نوری (optical clocks) با دقتی ۱۰۰ برابر بالاتر از ساعت‌های سزیمی معمول است.
هدف این پروژه، ایجاد یک شبکه ملی ساعت‌های اتمی پیوسته تا سال ۲۰۳۰ است. این شبکه، زیرساختی مقاوم برای تامین زمان دقیق در بخش‌های مالی، انرژی، دفاعی و حمل‌ونقل فراهم خواهد کرد. تلاش NPL به‌نوعی بازآفرینی ماموریت جان هریسون (John Harrison) در قرن هجدهم برای ساخت کرنومتر دریایی و حل مشکل طول جغرافیایی است، اما این‌بار در عصر دیجیتال.
نوآوری جهانی: از آمریکا تا استرالیا
در آمریکا، شرکت‌هایی نظیر اینفلکشن (Infleqtion) و سندباکس ای‌کیو (SandboxAQ) در حال ساخت سامانه‌های نوین زمان‌سنجی‌اند. اینفلکشن ، پروژه‌ای به‌نام تیکر (Tiqker) را توسعه داده که با استفاده از تعاملات زیراتمی، ساعت‌های دقیق قابل‌حمل می‌سازد. شرکت سندباکس ای‌کیو نیز فناوری AQNav را معرفی کرده که از میدان‌های مغناطیسی برای ناوبری بدون GPS بهره می‌برد.
در استرالیا، شرکت Q-CTRL با همکاری ایرباس (Airbus)، ارتش استرالیا و نیروی دریایی بریتانیا به‌دنبال کاهش حساسیت حسگرهای کوانتومی در محیط‌های پرنویز است. همکاری‌های این شرکت با ناسا و سازمان زمین‌شناسی آمریکا (USGS) نیز به پیشرفت داده‌های ژئو‌فضایی منجر خواهد شد.
آینده بدون GPS؟
با فراگیر شدن حملات جمینگ و نیاز روزافزون به ناوبری دقیق، فناوری‌های نوین زمان‌سنجی ممکن است همانند کرنومترهای دریایی قرن هجدهم، دوباره انقلابی در تجارت، امنیت و علوم ایجاد کنند.
هرچند بسیاری از این فناوری‌ها هنوز در مرحله نمونه‌سازی هستند و هزینه‌های بالایی دارند، اما جهان در آستانه دگرگونی در مفهوم ناوبری و هم‌زمان‌سازی قرار گرفته است؛ دگرگونی‌ای که می‌تواند امنیت ملی کشورها را تقویت کند و فرصت‌های اقتصادی و علمی جدیدی خلق خواهد کرد.
در دنیایی که سیگنال‌های ماهواره‌ای دیگر قابل‌اعتماد نیستند، ساعت‌های اتمی قابل‌حمل و شبکه‌های زمان‌بندی مستقل، آینده‌ای بدون GPS را ترسیم می‌کنند. پرسش اینجاست: آیا دولت‌ها و صنایع آماده پذیرش این تحول بنیادین هستند؟