Szűcs Péter
MŰHOLDAS SZEMÉLYI KOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÁLLÓKÉPESSÉGE A RÁDIÓFREKVENCIÁS-, NAGYFREKVENCIÁS- ÉS ELEKTROMÁGNESES IMPULZUS FEGYVEREK ELLEN.
BEVEZETÉS Elektromos berendezések, különösen a számítógépek megfelelő teljesítményű adókkal megbéníthatóak, és ezt jól tudják az egyes nemzetek honvédelmi szakértői is. A legtöbb erre alapozott háborús terv szerint titkos, így a lakosság alig tud ezekről, de a technológiák megjelenésével azok a terroristák számára hozzáférhetővé válhatnak. Akár egy kézitáskában is elférhet egy olyan adó, melyet ha a célkészülékhez eléggé közel sikerül elhelyezni, képes annak meghibásodását okozni. De vannak már kifinomultabb eszközök is, melyek nagy távolságról és nagyobb területen is meg tudják bénítani az integrált áramkörrel működő berendezéseket. Előadásomban ismertetem a „Műholdas személyi kommunikációs rendszerek” működését és működésén keresztül vizsgálom a rendszer állóképességét, biztonságos üzemeltetését, sebezhetőségét különösen az irányított energiájú (mikrohullámú)- és rádiófrekvenciás fegyverek ellen.
MŰHOLDAS SZEMÉLYI KOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK RENDSZERTECHNIKAI FELÉPÍTÉSE ÉS MŰKÖDÉSE. Számos rendszer kíván műholdas személyi kommunikációs szolgáltatást nyújtani, melynek talán legismertebb képviselője az Iridium rendszer, mely nem elegendő felhasználó birtokában kudarcot vallott. Az első műholdas mobil távbeszélő- és személyhívórendszer nemrégiben történt végső összeomlása súlyos következményekkel járhat az eljövendő befektetők számára, de azért semmiképp sem tekinthető a műholdas hírközlés végének. Az Iridium rendszert
jelenleg az amerikai védelmi minisztérium használja kizárólagos joggal, mely a rendszer megmentését jelenti. Az Iridium rendszer mellett a Globalstar, az ICO és a Teledesic rendszerek kívánnak még műholdas cellás szolgáltatást nyújtani. A szolgáltatok felsorolása természetesen nem teljes, hiszen a fent említett rendszerek felsorolásán felül számos rendszer áll megvalósítás alatt. A műholdas személyi kommunikációs rendszerek felépítését, szolgáltatásait és működésüket a Globalstar rendszeren fogom bemutatni, hiszen ezen rendszer rendszertechnikai működése nem különbözik nagyban más rendszer működésétől.
GLOBALSTAR RENDSZER Az Iridium rendszerrel ellentétben csupán abban különbözik, hogy itt nincs kapcsolat a műholdak között, a műhold az úgynevezett „Bent-Pipe” architektúra alapján a mobil készülékek jeleit feldolgozás nélkül juttatja vissza a kiinduló cellába.
1. ábra A Globalstar rendszer működése A Globalstar rendszer felhasználói szegmensében hordozható készülékek, mozgó járművek és fix telefonok között egyaránt teremthetünk kapcsolatot. Az Iridiumhoz hasonlóan itt is alkalmazzák a kettős-üzemű rádiótelefonokat. A rendszer földi részében a SOCC (Sattellite Operations Control Centre) műholdműködést irányító központ felügyeli a műholdak előírás szerinti működését.
A GOCC (Ground Operations Control Centre) feladata a Globalstar földi szegmens irányítása. A Globalstar rendszer minden esetben felhasználja a már létező távközlési infrastruktúrát. A műholdhálózat és a földi rész között a Gateway teremt kapcsolatot, és a mobil felhasználók így jutnak be a létező nyilvános és magán telefonhálózatokba.
MŰHOLDAS SZEMÉLYI KOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK SEBEZHETŐSÉGE IRÁNYÍTOTT ENERGIÁJÚ FEGYVEREKKEL A rendszerek sebezhetőségét a Globalstar rendszer felépítését bemutató 1.ábra segítségével kívánom ismertetni. A műholdas rendszerek -a Globalstarhoz hasonlóan- négy alapvető szegmensre bonthatók, mely tagozódás egyben a rendszer sebezhetőségének modelljének is megfelel. Az első szegmens az úgynevezett űrszegmens mely magába foglalja a műholdakat. A második szegmens a felhasználói szegmens. A harmadik a földi szegmens, mely a rendszer összehangolt működését irányítja. Végül a rendszer negyedik eleme a magán- és nyilvános hálózatokat foglalja magába. A rendszerek támadhatóságát nem hagyományos fegyverekkel történő megsemmisítés szempontjából vizsgálom, hanem korunk újfajta fegyverei által való fenyegetettségét ismertettem. Az EMP (Electromagnetic Pulse) fegyverek fizikai működése az atombomba hatásának ismeretével egyidősek. Az EMP hatásait először nagy tengerszint feletti magasságban robbantott nukleáris fegyvereknél figyelték meg. Ezek a hatások nagyon rövid fel- és lefutó karakterisztikát (néhány 100 ns), de igen intenzív elektromágneses impulzust eredményeznek, melyek a forrástól távolodva csökkenő értéket mutatnak. Az EMP hatása egy elektromágneses lökéshullámban érvényesül. A mező által létrehozott elég erős, meredek karakterisztikájú több ezer voltos feszültségnek nem védett elektromos vezetők, huzalozás, nyomtatott áramköri vezetők vannak kitéve. Az EMP katonai jelentősége abban nyilvánul meg, hogy visszafordíthatatlan kárt tud okozni az elektronikus eszközök széles körében, különösen a számítógépes-, radar-, és rádió rendszerekben, vagy akár a keringő műholdakban is. A hagyományos számítógépek különösen sebezhetőek A fegyver erősségének függvényében tudunk egy rendszert részben, vagy teljesen hatástalanná tenni, ezt az erősséget elektromágneses keménységnek nevezzük. A kár ahhoz hasonlít, amikor a közelben becsapódik egy villám, ami megkövetelheti az egész rendszer-, vagy annak bizonyos részeinek cseréjét. Több ezer V feszültség és 1020 kA áram is indukálódhat az egyes helyiségekben a különböző falakon futó
vezetékek által létrehozott hurkokban. Így veszélyben lehet például egy számítógép, melyhez az egyik fal mentén a telefonkábel, a másik mentén a villamos áramot vivő kábel fut. Az eredmény egy szétrobbant integrált áramkör lehet. A számítógépes adatfeldolgozó-, kommunikációs rendszerek, jelátvivő rendszerek bele vannak ágyazva a katonai felszerelésekbe, mint processzorok, digitális motorok és így potenciálisan ki vannak téve az EMP hatásainak. Az EMP-ra különösen érzékenyek a kis méretű, nagy frekvenciájú tranzisztorok és diódák, olyan eszközben, amelyek nagy feszültségű ugrásjelnek kitéve tönkremehetnek. Rombolja még a radar-, műhold-, mikrohullámú rendszereket, UHF, VHF, HF és alacsony frekvenciás kommunikációs berendezéseket, tehát a TV is ki van téve, s ez által a média is az EMP romboló hatásának. Ezek az elektronikára épülő rendszerek igen érzékenyek az elektromágneses impulzusokra és a rádiófrekvenciás zavarásokra. Ha nincs kellő védelem kiépítve, amik megvédenék a rendszereket, akkor a harctéri infrastruktúra megbomlik, így a vezetésben hiányosságok lesznek és a reakcióidő meghosszabbodik. Ilyen fegyverek a nagy energiájú rádiófrekvenciás fegyver (HERF High Energy Radio Frequency gun) és az elektromágneses impulzusfegyver (EMP Electromagnetic Pulse). A HERF fegyverek nagy teljesítményű irányított rádiófrekvenciás jelek sugárzásával képesek egy adott elektronikai rendszert megbénítani. Ezen fegyverek kifejlesztése, továbbfejlesztése ma is az egyik kutatás téma az USA katonai fejlesztéseinek. A rádiófrekvenciás fegyvereknek (RFW Radio Frequency Weapon) jelentős hatása van mind a katonai, mind a gazdasági infrastruktúra azon részeire, amelyek sebezhetőek az RFW által. Ahhoz, hogy megóvjuk az elektronikus rendszereket, -jelen esetben ezen műholdas rendszereket- az adott támadással szemben valamiféle védelmet kell felépíteni az RFW hatásai ellen. Az RFW egy olyan fegyver, amely rádiófrekvenciás energiát használ rombolásra, és az elektromos rendszer megsemmisítésére. Bárhol alkalmazható, legyen az közeli terület, vagy távoli célpont. Ezeket az eszközöket két csoportra lehet osztani: • Nagy Energiájú Mikrohullámú fegyver (HPM) • Ultra Szélessávú fegyver (UWB) Ezek nem nukleáris elektromágneses pulzust használnak, csak hasonló impulzusokat fejtenek ki. A célpontnak teljesen mindegy melyikkel támadják, mert a hatás ugyanaz, tönkre teszi az elektromos rendszereket. Alkalmazásának és a lehetséges célpontok száma egyre nagyobb. Mindent, ami elektromossággal működik, de legfőképpen az infrastruktúrát veszélyezteti: • A telekommunikációs rendszereket; • Az energia hálózatokat; • Médiát;
• A bank és tőzsde rendszert. Ezen fegyverek többsége akár otthoni körülmények között is kis ráfordítással előállítható, ami korunk túlelektronizált világában nagy veszélyeket rejt magában. Ezen fegyverek alkalmasak több cél egyidejű leküzdésére, egyszerű célzás, jó rejthetőség és csendes üzemmód mellett. A legnagyobb előnye –ha megfelelően használják- , hogy az emberekre nem halálos.
MŰHOLDAS SZEMÉLYI KOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÁLLÓKÉPESSÉG VIZSGÁLATA A műholdas személyi kommunikációs rendszerek legjobban sebezhető része –a fent ismertetett fegyverek által- a földi szegmens. A földi szegmens a rendszer legsérülékenyebb része, mivel ide juttathatók el ezen fegyverek hatása a legkönnyebben, nem beszélve arról, hogy tönkremenetele a rendszer teljes összeomlásához vezet. Globális rendszerek esetén viszont az irányító központok más földrészeken való elhelyezése miatt nehézségekbe ütközhet. A kisugárzott impulzusok hatására a földi állomások elektronikus alkatrészeiben, illetve a számítógépes vezérlő részekben okoz maradandó sérüléseket, ezzel téve tönkre a rendszert. A második helyen a felhasználók készülékei sebezhetők a legjobban, azonban ez nem vezet a rendszer tönkremeneteléhez. Konfliktus esetén azonban egyes felhasználói kör kommunikációjának tönkretétele nagy nyereséggel járhat. Az űrszegmens műholdjai szintén sebezhetők a fent ismertetett fegyverek által, azonban a rendszer teljes leállásához több műhold együttes tönkremenetele szükséges. Minden rendszer köteles legalább 10% tartalékolást alkalmazni, tehát egyes műholdak tönkremenetele esetén lehetőség van a tartalék műholdak aktivizálására. A műholdak földtől való nagy távolsága tovább nehezíti, illetve drágítja a megsemmisítésére irányuló estleges próbálkozásokat. A nyílt- és magánhálózatok szegmensben az úgynevezett Getaway sebezhető a legjobban. Ezek a földi állomások -melyek a hálózattal biztosítják a megfelelő kapcsolatot- az impulzus fegyverek által könnyen tönkretehetők, illetve megsemmisíthetők. A földi állomások tönkremenetele révén a rendszer nem képes az információ átvitelére a magán- és nyílt hálózatok irányába. Ezzel a műholdas rendszerek szolgáltatásainak fontos része esik ki.
ÖSSZEGZETT KÖVETKEZTETÉSEK A kétpólusú világrendszer megszűnése óta megváltozott kockázati tényezők között előkelő szerepet foglal el a terrorizmus. A RF-ás illetve impulzus fegyverek otthoni körülmények között is előállíthatók, melyek ezáltal akár a terrorizmus egyik lehetséges eszközévé válhat illetve vált. A szakirodalomban illetve az Interneten találkozhat a téma iránt érdeklődő olyan írásokkal, melyek RF fegyverrel elkövetett terrortámadásokról számol be. A támadások célpontjai repülőterek illetve bankok voltak, ahol komoly problémákat okoztak az elkövetők. A téma aktualitását igazolja a világban kialakult jelenlegi helyzet is, mely bizonyítja, hogy a problémával nem csupán, mint egy kialakult konfliktusban alkalmazható fegyverrel, hanem mint az impulzus fegyverek által elkövethető terrorista eszközzel is kell számolnunk. A fegyver ellen igen nehéz illetve esetenként nem is igen tudunk teljes mértékben védekezni.
FELHASZNÁLT IRODALOM [1] HUBER J. F.: Satellite mobil communication. Internet, Siemens Telecom Report International 1994. [2] Joint Economic Committee Hearing Radio Frequency Weapons and Proliferation: Potencial Impact on the Economy 1998. [3] J. SALLAI, P. SZŰCS, G. FERENCZY, K. BALOGH: Személyi kommunikációs rendszerek BJKMF főiskolai jegyzet 1999 [4] P. SZŰCS: Satellite Personal Communication Systems Hadtudományi tájékoztató 1999. [5] P. SZŰCS: Why Mobil Satellite System ZMNE Repüléstudományi közlemények XII. évf. 29. szám [6] RYDBECK N., CHENNAKESHU S., DENT P., HASSAN A.: MobileSatellite Systems: A perspective on technology and trends. IEEE Vehicular Tech. Conf. 1013-1017, 1996 [7] RETO E. HAENI: Information warfare The Wasington University [8] RYDBECK, SANDEEP CHENNAKESHU, PAUL DENT, AMER HASSAN: Mobil Satellite Systems: A perspective on technology and trends. IEEE Vehicular Tech. Conf. 1013-1017, 1996. [9] http//www.cryptome.org/rfw-jec.htm
