Một hiện tượng lạ xảy ra trên toàn cầu: Tính năng "ai cũng có" trên điện thoại bị vô hiệu hóa ở nhiều nơi

Thế giới đang dần bị lấp đầy bởi những "điểm chết" GPS – hay nói cách khác – rất nhiều nơi đang bị mất sóng định vị GPS – thứ vô cùng quen thuộc với mọi mặt đời sống xã hội. Điều này dẫn đến những hệ quả gì?

Theo WSJ, các quốc gia và cả những nhóm cá nhân đang triển khai các hệ thống tác chiến điện tử giá rẻ nhưng ngày càng tinh vi, chủ yếu nhằm ngăn chặn các cuộc tấn công từ máy bay không người lái và đạn dược thông minh. Một số thiết bị phá sóng — thứ có thể "át vía" những tín hiệu GPS vốn đã yếu ớt từ vệ tinh cách Trái Đất hơn 19.000 km — chỉ nhỏ bằng một chiếc điện thoại di động và có giá chưa đầy 100 USD.

Tình trạng phá sóng đã trở nên phổ biến dọc biên giới Nga - Ukraine. Tuy nhiên, hiện nay ngay cả eo biển Hormuz — nơi luân chuyển 20% lượng dầu mỏ thế giới — cũng đang bị bủa vây bởi các cuộc tấn công điện tử tương tự.

Ông Ami Daniel, Giám đốc điều hành công ty tình báo hàng hải Windward, nhận định rằng "từ chối GPS" (GPS denial) là một trong nhiều yếu tố khiến vùng nước này trở nên nguy hiểm đối với tàu thuyền, nhất là trong bối cảnh căng thẳng leo thang giữa Mỹ và Iran.

Tại Bắc Âu, nhiều chuyến bay đã phải quay đầu khi tín hiệu GPS bị nhiễu gần các sân bay. Thậm chí, một chiếc chuyên cơ chở Chủ tịch Ủy ban Châu Âu từng phải chuyển hướng sang sân bay khác vì lý do này.

Theo báo cáo bằng văn bản trình lên Quốc hội Mỹ, tỷ lệ đánh trúng mục tiêu của một loại vũ khí dẫn đường bằng vệ tinh do Mỹ sản xuất đã giảm từ 70% xuống còn vỏn vẹn 6%, sau khi Nga triển khai hệ thống phá sóng GPS trên diện rộng. Không chỉ dừng lại ở phá sóng, Nga và một số quốc gia khác còn thực hiện "spoofing" — phát các tín hiệu GPS giả để đánh lừa thiết bị thu.

Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) vốn đã "có tuổi". Được Mỹ xây dựng từ thời kỳ chạy đua vào không gian, hệ thống này phụ thuộc vào những tín hiệu yếu đến mức việc các thiết bị hiện nay có thể thu được chúng vốn đã là một "phép màu".

Hiện tại, nhiều nhà cung cấp hệ thống tài chính, viễn thông, hàng không dân dụng và các dịch vụ thiết yếu khác đang ráo riết tìm kiếm những phương án thay thế phù hợp. Các kỹ sư đã nghiên cứu các giải pháp này trong nhiều năm, thậm chí hàng thập kỷ. Một số đã được đưa vào sử dụng, số khác đang trên đà thương mại hóa rộng rãi.

Thu nhỏ hệ thống dẫn đường tên lửa

Rất lâu trước khi Mỹ sở hữu mạng lưới 31 vệ tinh GPS bao phủ toàn cầu, Bộ Quốc phòng nước này đã cần một phương thức để đảm bảo tên lửa đạn đạo có thể tìm đúng mục tiêu. Các kỹ sư khi đó đã tìm đến Hệ thống dẫn đường quán tính (Inertial Navigation Systems - INS) trang bị trên các dòng tên lửa sơ khai.

Hệ thống này sử dụng con quay hồi chuyển để đo gia tốc theo mọi hướng và dùng máy tính để tính toán sự thay đổi vận tốc. Chỉ cần hệ thống biết được vị trí bắt đầu trên bản đồ và tính toán thêm các biến số như sức gió, nó có thể xác định vị trí với độ chính xác rất cao.

Các phiên bản hiện đại đã thay thế con quay hồi chuyển cơ học bằng các thiết bị quang học. Ưu điểm của chúng là không thể bị phá sóng như GPS, nhưng những loại tốt nhất có giá lên tới hàng triệu USD. Vì vậy, khách hàng chủ yếu vẫn là quân đội hoặc các đơn vị vận hành đội tàu biển và phi đội hàng không.

Ông Mario Paniccia, Giám đốc điều hành của Anello Photonics, đang nỗ lực biến những hệ thống dẫn đường quán tính cồng kềnh và đắt đỏ này thành các vi mạch có giá thành rẻ và kích thước đủ nhỏ để nằm gọn trong một chiếc điện thoại.

Bằng cách thay thế sợi quang và laser bằng các linh kiện điện tử quang học trên chip, công ty của ông đã thu nhỏ các hệ thống này xuống mức kỷ lục. Thế hệ mới nhất của Anello là một khối lập phương chỉ nhỏ khoảng 1 inch (2,54 cm), tiêu thụ ít điện năng đến mức có thể lắp đặt trên drone.

Cảm biến từ trường Trái Đất

Dưới chân chúng ta là những "dị thường từ trường" khổng lồ làm biến dạng từ trường của hành tinh: những khối đá lớn bằng cả quận Manhattan, những thiên thạch khổng lồ nằm sâu trong lòng đất, hay những mảng vỏ Trái Đất bị đông cứng từ thời các cực từ còn đảo ngược.

Tại SandboxAQ, một công ty chuyên về cảm biến lượng tử tách ra từ Alphabet (công ty mẹ của Google), ông Luca Ferrara đang dẫn đầu một đội ngũ phát triển hệ thống giúp tàu thủy và máy bay điều hướng trong các khu vực mất tín hiệu GPS bằng cách phát hiện các dị thường từ trường đặc trưng này.

Sử dụng các cảm biến từ tính lượng tử siêu nhạy, hệ thống có thể đọc từ trường tương tự như cách kim la bàn hoạt động, sau đó đối chiếu những biến thiên đó với bản đồ từ trường đã có sẵn.

Nhiều startup khác, bao gồm Q-CTRL ở Úc, cũng đang phát triển các hệ thống tương tự. Chúng có ưu điểm là không thể bị phá sóng, nhưng nhược điểm là độ chính xác không cao bằng GPS. Tuy nhiên, theo ông Ferrara, điều này vẫn ổn đối với tàu thuyền, máy bay hoặc các loại đạn thông minh — vốn chỉ cần tiếp cận mục tiêu đủ gần để chuyển sang dùng thị giác máy tính.

Điều hướng bằng thị giác (Visual navigation) — phương pháp đối chiếu hình ảnh từ camera với các địa danh trên bản đồ — đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ.

Giữa vô số startup trong lĩnh vực này, Vermeer (có trụ sở tại Brooklyn, New York) nổi lên như một cái tên đáng chú ý. Ban đầu, công ty xây dựng hệ thống điều hướng cho drone quay phim điện ảnh. Khi mảng kinh doanh này đình trệ vào năm 2019, người sáng lập Brian Streem đã tình cờ gặp một nhà đầu tư và quyết định chuyển hướng sang ứng dụng quốc phòng.

Sự kết hợp đa nền tảng

Vấn đề lớn nhất đối với tất cả các phương án thay thế này là GPS, khi hoạt động bình thường, vẫn cực kỳ phổ biến và chính xác. Không một giải pháp đơn lẻ nào có thể thay thế hoàn toàn vai trò của nó.

Lấy hệ thống dẫn đường quán tính làm ví dụ. Giống như các thuyền trưởng thời xưa, nếu ước tính hướng đi hoặc tốc độ sai lệch dù chỉ một chút, sai số vị trí sẽ tích tụ và lớn dần theo thời gian. Các hệ thống hiện có trên tàu chở hàng và tàu dầu được thiết kế để thay thế GPS trong tối đa một ngày. "Chúng không được chế tạo để hoạt động hoàn toàn thiếu vắng GPS trong một hoặc hai tuần," ông Daniel từ Windward cho biết.

Các chuyên gia đều khẳng định rằng tương lai của định vị không-GPS chính là sự kết hợp của nhiều công cụ bổ trợ cho nhau.

Vatn Systems, một startup tại Rhode Island, chuyên sản xuất các phương tiện tự hành dưới nước với kích thước từ loại cầm tay nặng 22 kg đến loại dài 6 mét nặng hơn 360 kg. Nhiệm vụ của chúng bao gồm giám sát dưới nước và vận chuyển thuốc nổ tương tự như ngư lôi.

Công ty đang thử nghiệm hệ thống dẫn đường quán tính của Anello để giúp các tàu ngầm siêu nhỏ di chuyển hàng dặm dưới nước — nơi GPS không thể xuyên tới — và để điều hướng trên mặt nước tại các khu vực bị phá sóng.

Theo Nelson Mills, đồng sáng lập Vatn, chìa khóa nằm ở việc sử dụng bất kỳ tín hiệu nào sẵn có và phù hợp, bao gồm cả sóng siêu âm (sonar) để tìm mục tiêu, hay thậm chí là kỹ thuật viên nhập dữ liệu vị trí thủ công khi bắt đầu hành trình. Hệ thống quán tính luôn là nền tảng, nhưng nó cần phải được bổ trợ bởi các yếu tố khác.

Các giải pháp thay thế GPS mới này chắc chắn sẽ ngày càng nhỏ hơn và rẻ hơn. Tuy nhiên, để tiến vào thế giới dân sự — từ thiết bị cá nhân đến drone giao hàng, xe tự lái, tàu du lịch và máy bay thương mại — chúng phải vượt qua "cửa ải" kiểm định khắt khe.

Có thể mất nhiều năm để cảm biến từ trường của SandboxAQ xuất hiện trên các chuyến bay thương mại do phải chờ phê duyệt từ các cơ quan quản lý. Nhưng chúng có thể được đưa vào phục vụ quân đội chỉ trong vòng 18 tháng tới. Xung đột, như mọi khi, vẫn là "lò luyện" thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng thần tốc của các công nghệ mới.