과제: GPS(Global Positioning System)는 미국 정부가 소유하고 운영하는 31개의 위성 그룹이다. 약 12,500마일의 고도에서 이 위성은 무선 신호를 전송하며, 이 신호는 자동차, 전화 및 기타 기술의 GPS 수신기에 의해 수신된다.

신호의 데이터를 사용하여 당사의 GPS 수신기는 위성으로부터의 거리를 계산할 수 있다. 수신기가 최소 4개의 위성의 시야 내에 있는 경우 해당 거리를 사용하여 약 7미터까지 위치를 계산할 수 있다.

오늘날 민간인, 기업체, 우주 비행사, 군인 등 모두가 GPS를 활용하고 있다. 그러나 이 하나의 위치 지정 시스템에 대한 우리의 광범위한 의존도는 신호를 방해하고 위장하기 쉽기 때문에 걱정스럽다.

보안에 중점을 둔 비영리 단체인 복원가능탐색시간재단(Resilient Navigation and Timing Foundation)의 회장인 Dana Goward는 "신호 강도는 엄청나게 약하고 모든 사람이 이를 채택하기를 원했기 때문에 코드를 공개했다."고 말했다. "따라서 누구나 GPS 위성을 모방할 수 있는 송신기를 만들 수 있다."

아이디어: 2020년에 미 육군의 지원을 받는 텍사스 대학교 오스틴의 연구원들은 간단한 소프트웨어 업그레이드로 SpaceX의 Starlink 위성 메가 별자리가 기존 GPS에 대한 저렴한 백업 역할을 할 수 있다고 주장했다.

위성은 고도가 340마일에 불과하기 때문에 지상에서 신호가 GPS 위성보다 강하여 전파 방해가 더 어려울 수 있다. 위성의 안테나는 GPS 위성이 사용하는 것보다 방향성이 더 높기 때문에 스푸핑하기 더 어려울 수 있다.

저궤도 위성은 GPS 위성보다 지구 표면의 더 작은 영역을 "볼" 수 있지만 SpaceX의 Starlink 별자리에는 이러한 장애물을 극복할 수 있는 충분한 위성이 있다.

액세스 거부: UT Austin 연구원 중 한 명인 Todd Humphreys에 따르면, UT Austin 연구원과 육군 관계자는 SpaceX와 아이디어에 대해 만났지만 회사가 처음에는 관심이 있는 것처럼 보였지만 CEO 일론 머스크는 결국 토론을 중단했다고 한다.

Humphreys는 MIT Technology Review에 "일론 머스크는 우리가 이야기한 지도자들에게 다른 모든 LEO[저궤도] 통신 네트워크가 파산했다고 말했다. “그래서 우리 [SpaceX]는 파산을 피하는 데 완전히 집중해야 한다. 우리는 어떤 방해도 용납할 수 없다.”

Humphreys와 그의 팀은 아이디어를 포기하지 않고 Starlink 터미널을 손에 넣고 위성 신호를 역설계하는 작업에 착수했다.

그는 MIT Tech에 "초기 논의에서도 SpaceX가 더 협조적일 때 우리에게 신호 구조를 공개하지 않았다."고 말했다. "우리는 신호를 도청하기 위해 기본적으로 작은 전파 망원경을 구축하면서 처음부터 시작해야 했다."

새로운 기능은 무엇일까? 2020년에 출판된 비 피어 리뷰 논문에 대한 업데이트에서 UT Austin 팀은 Starlink 위성이 수신기와 조정하기 위해 "동기화 시퀀스"라는 예측 가능한 반복 신호를 사용한다고 결정했다고 주장한다.

이러한 신호에는 위성과 수신기 사이의 거리를 결정하는 데 사용할 수 있는 데이터가 포함되어 있다. 수신기와 여러 위성 사이의 거리를 계산하여 약 30미터 이내의 수신기 위치를 파악할 수 있다.

그것은 GPS만큼 정확하지 않을 수도 있지만 Humphreys는 SpaceX가 각 위성의 정확한 위치에 대한 데이터를 게시하면 Starlink를 기반으로 하는 포지셔닝 시스템이 위치를 1미터 이내로 정확히 찾아낼 수 있다고 레지스터에 말했다.

"이것은 [SpaceX] 많은 작업을 필요로 하지 않으며 위성 소프트웨어에 대한 약간의 변경만 필요하다."고 그는 말했다.

큰 그림: 연구에 참여하지 않은 버지니아 공대의 GPS 전문가이자 항공우주 교수인 Mark Psiaki에 따르면 Starlink 기반 포지셔닝 시스템이 실제로 GPS보다 더 안전한지 여부는 논쟁의 여지가 있다.

"Humphreys는 이러한 시퀀스를 식별하는 탐색 커뮤니티에 큰 기여를 했다."라고 그는 MIT Tech에 말했다. "그러나 오픈 소스 시퀀스에서 작동하는 모든 탐색 시스템은 확실히 스푸핑될 수 있다. 모든 사람이 이러한 신호를 식별하고 가짜 신호를 만드는 방법을 알고 있기 때문이다."

SpaceX는 메가 별자리를 새로운 포지셔닝 시스템으로 바꾸는 데 도움이 될 계획을 밝히지 않았지만 그렇게 된다면 육군과 같은 그룹이 GPS와 GPS 모두에 의존하는 것이 가장 좋은 방법일 것이다. 그들을 속이는 것이 두 배 더 어렵다.