Kun lentoliikennettä kehoitetaan varautumaan häiriöihin – mistä satelliittihäirinnässä on kyse?

Modernit yhteiskunnat eivät voi toimia ilman satelliittinavigointijärjestelmiä. Niiden tuottaman signaalin avulla liikkuvat niin kulkuneuvot kuin ihmiset. Ne mahdollistavat sähkönsiirron ja tietoliikenteen toiminnan. Navigointijärjestelmät ovat myös varsin haavoittuvaisia.

Satelliittinavigointijärjestelmistä on tullut niiden erinomaisen käytettävyyden takia tärkeä osa yhteiskuntien infrastruktuuria. Ne paitsi tukevat kulkuneuvojen ja ihmisten liikkumista paikasta toiseen, mahdollistavat myös sähkönsiirron ja tietoliikenteen kaltaisten kriittisten järjestelmien aikasynkronoinnin. 

Satelliittinavigointijärjestelmien tarjoama sijaintitieto on ollut maailmanlaajuisesti käytettävissä muutaman vuosikymmenen ajan. Yleiskielessä puhutaan tavallisesti GPS:stä. Useimmissa navigointilaitteissa on kuitenkin ollut jo vuosia käytössä muitakin järjestelmiä. 

GPS:n, eli Yhdysvaltojen hallinnoiman satelliittinavigointijärjestelmän lisäksi, nykyisin on tarjolla myös venäläinen GLONASS, kiinalainen Beidou ja Euroopan oma Galileo. Eri järjestelmät toimivat niin saumattomasti yhteen, että esimerkiksi suunnistaessamme kännykän karttaohjelman avulla, meillä ei ole tietoa taustalla toimivasta satelliittinavigointijärjestelmästä. 

Satelliittien lähettämät signaalit ovat hyvin heikkoja saapuessaan maan pinnalle koska niiden kiertoradat sijaitsevat noin 20 000 kilometrin korkeudessa. Navigointijärjestelmät ovatkin siksi erittäin herkkiä erilaisille häiriöille, sekä epäsuotuisien olosuhteiden että ihmisen tahallisesti aiheuttamille. Häiriöt voivat pahimmillaan lamaannuttaa tai vähintäänkin vakavasti haitata merkittäviä yhteiskunnallisia toimintoja. 

Esitän kolme olennaisinta pointtia liittyen siihen, mistä häirinnässä ja harhauttamisessa on kyse. 

1. Häirintää ja harhauttamista tapahtuu yhä useammin

Järjestelmien käytön tahallinen estäminen häirinnän ja harhauttamisen keinoin lisääntyy jatkuvasti. Estämistä tapahtuu enenevissä määrin sekä rikollisten, tavallisten kansalaisten että valtioiden taholta. 

Satelliittinavigointijärjestelmien käyttöä voidaan estää kahdella tavalla. 

Satelliittinavigoinnin häirinnäksi (jamming) kutsutaan toimintaa, jossa radiolähettimellä tuotetaan signaalia, jolla on sama taajuus kuin satelliittisignaalilla. Häirintäsignaali on voimakkaampi kuin satelliittisignaali ja tästä syystä peittää sen alleen. Häirinnän lopputuloksena sijainnin- ja ajanmäärityksen tarkkuus heikkenee merkittävästi tai estyy täysin. 

Satelliittinavigoinnin harhautuksessa (spoofing) vastaanottimille lähetetään väärennettyä satelliittisignaalia ja saadaan se siten tuottamaan virheellistä sijainti- ja aikatietoa.

2. Pienimuotoinen häirintä on helppoa, laajamittainen on mahdollista lähinnä valtioiden taholta

Satelliittinavigoinnin pienimuotoista häirintää on valitettavan helppo toteuttaa. Satelliittinavigoinnin häirintä on laitonta Euroopassa ja useimmissa sen ulkopuolisissa maissa. 

Häiritsijä on usein henkilö, joka ei ymmärrä vaarantavansa kriittisen infrastruktuurin toimintaa ja toimivansa rikollisesti. Hän ei ole siis liikkeellä rikollisin tarkoitusperin. Tyypillisesti taustalla on ihmisen pyrkimys syystä tai toisesta suojella yksityisyyttään ja siksi estää sijaintinsa seuraamisen. 

Häirintä toteutetaan käyttäen edullista, helposti markkinoilta saatavaa häirintälaitetta. Ongelma laitteen käytössä on, että käyttäjän oman navigointivastaanottimen lisäksi häirintäsignaali kulkee jopa kilometrien säteellä oleviin laitteisiin ja estää niiden käytön. 

Julkisuudessa keskustellaan aika ajoin häirinnästä, jolla estetään satelliittinavigoinnin toiminta satojen kilometrien alueella. Tällöin kyseessä ei ole helposti markkinoilla oleva häirintälaite vaan jokin voimakkaampaa signaalia lähettävä. 

Massiivisempaan häirintään kykenee todennäköisesti vain jokin isompi toimija, eikä esimerkiksi yksittäinen henkilö. Laajamittaisempaa häirintää on esiintynyt erinäisistä syistä johtuen ennen kaikkea valtioiden taholta. Esimerkiksi Venäjä on häirinnyt Suomen ja Norjan järjestelmiä NATO:n sotaharjoitusten aikaan. 

Harhautuksen seuraukset ovat vieläkin vakavampia kuin häirinnän, sillä sitä on usein hyvin vaikeaa havaita. Harhauttamisen toteuttaminen on onneksi huomattavasti vaikeampaa kuin häirinnän ja se tarvitsee erityisten laitteiden lisäksi syvällistä satelliittinavigointiteknologian tuntemista. Harhauttaminen onkin häirintää harvinaisempaa, mutta sitäkin on kuitenkin esiintynyt viime vuosien aikana yhä useammin. 

3. Yksityishenkilöt eivät ymmärrä toimintansa haittoja: valistusta täytyy lisätä

Jotta satelliittinavigointijärjestelmien ja siten kriittisen infrastruktuurin toiminta voidaan turvata, on tärkeää havaita järjestelmään kohdistuvat hyökkäykset ja suojautua niiltä. 

Häirinnän ja harhautuksen tunnistamisen keinoja kehitetään ennen kaikkea tekoälyn avulla. Tekoälymenetelmiä hyödyntäen voidaan tarkemmin ja nopeammin tunnistaa signaalin kokema häirintä ja ottaa käyttöön suojautumiskeinoja. 

Yhteiskunnan infrastruktuuriin on lisäksi toteutettava suojausmekanismeja, jotka turvaavat järjestelmien toiminnan keskeytyksettä hyökkäyksen sattuessa. Mekanismeja voivat olla satelliittinavigointia tukevat tai täysin korvaavat menetelmät. Korvaavia menetelmiä ovat esimerkiksi muihin radiosignaaleihin perustuvat paikannusjärjestelmät ja tukevia sensorien yhdistäminen satelliittinavigointivastaanottimiin.

Vaikka yksityishenkilöiden häirintä ei olekaan laajuudeltaan massiivista, hekin pystyvät aiheuttamaan suuria vahinkoja toiminnallaan. Ihmiset eivät vain välttämättä itse tiedosta haittojen merkitystä ja laajuutta. Siksi yksityisyydensuojana käytettyjen häirintälaitteiden käytön vähentämiseksi tulee viestiä laajasti niiden haitallisuudesta. Lisäksi tulee kehittää menetelmiä, joiden avulla laitteet ja niiden käyttäjät voidaan löytää ja asettaa vastuuseen.

Teksti on julkaistu ensimmäisen kerran MustRead Akatemiassa 19. huhtikuuta 2022.

Lue lisää avaruuden tutkimuksesta.