2024年圣诞节，阿塞拜疆航空8243号航班从巴库飞往格罗兹尼。飞机进入俄罗斯领空后，飞行员发现GPS信号严重异常：导航数据混乱，定位飘忽不定。混乱中，飞机遭到俄罗斯防空导弹碎片击中，液压系统和操纵面严重受损，最终在哈萨克斯坦阿克套机场附近坠毁，38人遇难。
事后调查显示，导弹碎片是坠机的直接原因，但GPS欺骗信号造成的导航混乱，加剧了整个局面的失控。
这起空难把一个正在蔓延的威胁推到了公众面前：有人在故意伪造GPS信号。
国际航空运输协会的数据印证了这一趋势。2024年，仅GPS欺骗事件就比上一年猛增了500%，重灾区集中在土耳其、伊拉克、埃及周边以及东欧冲突地带，但影响正在向更大范围扩散。
美国太空军急切地想把新一代GPS卫星送上天，用更强的信号对抗这场看不见的电磁攻击。
但偏偏在这个节骨眼上，他们的火箭出了问题。
～～～～天上的灯塔群
要理解这场危机，得先知道GPS是怎么工作的。
在距离地面约两万公里的高空，有31颗GPS卫星正在运行。它们分布在6条轨道上，像一张覆盖全球的网。无论你在地球上的哪个角落，至少有4颗卫星能同时“看到”你。你的手机接收它们发出的信号，通过计算信号传播的时间差，推算出你的精确位置。
这套系统至少需要24颗卫星才能实现全球覆盖，多出来的卫星则能提高定位精度。你手机地图上那个蓝色的小圆点能精确到几米之内，靠的就是头顶这些卫星的协同工作。
GPS最初是美国军方在上世纪70年代开始建设的军事项目，后来逐步向民用开放。今天，它已经渗透到现代生活的每一个角落：手机导航、航班调度、船舶定位、外卖配送、金融市场的时间同步、电网的频率校准…… 很少有哪个太空项目像GPS这样，与几乎每一个人的日常生活紧密相连。
但也正因为如此，它成了一个极具吸引力的攻击目标。
～～～～干扰与欺骗
对GPS的攻击主要有两种。
第一种叫干扰（jamming），原理简单粗暴：用大功率信号淹没GPS的微弱信号，让接收器什么都收不到。这就像有人在你耳边架一个大喇叭狂吼，你就再也听不见朋友在说什么了。干扰虽然恼人，但至少你知道信号出了问题：手机会告诉你“无法定位”。
第二种要阴险得多，就是前面提到的欺骗（spoofing）。攻击者发送伪造的GPS信号，冒充真正的卫星。接收器无法分辨真假，会老老实实地相信假信号给出的位置。你的手机显示你在A地，实际上你在B地。更危险的是，你根本不知道自己被骗了。
打个比方。在大海上航行的年代，灯塔是船只辨别方向的关键。干扰就像有人把灯塔的灯熄灭了，水手会意识到失去了参照；而欺骗则像有人在礁石旁边点起了一座假灯塔，水手满怀信心地驶向“安全航道”，却一头撞上了暗礁。
美国官员把大部分GPS干扰归咎于俄罗斯。在俄乌冲突中，俄军为了防御乌克兰的无人机攻击，大规模使用GPS干扰设备，殃及了周边大片地区的民用导航。中东和东地中海地区的干扰同样猖獗。对于依赖GPS进行精确进近的民航客机来说，这些干扰和欺骗已经构成了切实的安全威胁。
～～～～新一代卫星的“盔甲”
面对日益严峻的威胁，美国太空军的策略很明确：把更强的卫星送上去。
从2005年开始，美国陆续部署了新一代GPS卫星，携带了两项关键的升级。
一项是民用的L5信号。相比早期卫星上的老信号，L5的功率更高、带宽更大，抗干扰能力明显更强。它还专门为航空领域设计了更高精度的定位服务，并且与欧洲的伽利略导航系统实现了互操作。
另一项是军用的M-code信号。这是专门为战场环境设计的“加密暗号”。M-code具有更强的抗干扰能力，其加密机制使得欺骗攻击极为困难。更重要的是，它赋予了美军一项关键的战时能力：在冲突中关闭对手所在区域的GPS民用信号，同时让己方和盟军依靠M-code继续正常使用导航服务。
目前31颗在轨GPS卫星中，有26颗具备M-code能力，勉强实现了全球覆盖；但只有19颗能发射更强的民用L5信号。这意味着在某些地区，民用用户仍然暴露在干扰的威胁之下。
太空军需要尽快发射更多新卫星来填补这些空缺。而那些在上世纪90年代末就已经升空的老卫星，早已超期服役，随时可能退役。每少一颗卫星，导航精度就差一分，抗干扰的余量就少一点。
时间紧迫。火箭呢？
～～～～火箭掉链子
美国太空军为后续GPS卫星发射选定的火箭，是联合发射联盟ULA的“火神”（Vulcan）火箭。这是ULA最新一代的主力火箭，计划接替服役多年的“宇宙神5”和“德尔塔4”。
火神火箭总共飞了4次，每次任务从最终结果看都算成功，载荷都送到了预定轨道。但其中两次出现了令人不安的异常。
2024年的第2次发射中，火箭起飞后不久，一枚由诺斯罗普·格鲁曼公司生产的固体助推器突然飞掉了尾喷管。这是一个极其严重的故障：喷管是控制推力方向的关键部件，失去喷管意味着这枚助推器完全失控。所幸火箭的控制系统自动补偿了推力偏差，最终完成了任务。
调查整整用了10个月。工程师最终查明，问题出在喷管内部一个碳纤维复合材料的隔热层，存在制造缺陷。问题找到了，修复了，2025年8月的第3次发射一切顺利。
然后是2026年2月12日，火神的第4次发射。
又一枚固体助推器的喷管出了问题。故障现象与2024年那次惊人地相似。
火箭再次依靠冗余设计和控制系统的自动补偿完成了任务，太空军的载荷顺利入轨。但同样的故障发生了两次，这意味：要么第一次的修复措施没有真正解决问题，要么这些助推器还存在另一种尚未发现的缺陷。无论哪种可能，都令人忧虑。
太空军的态度很明确：在彻底查清原因并落实纠正措施之前，所有火神火箭的军事发射全部暂停。
～～～～备胎的价值
这不是GPS卫星第一次被火箭耽误了。
事实上，最近发射的3颗GPS卫星，原本都是预定搭乘火神火箭的。其中一颗由洛克希德·马丁制造，早在2021年8月就已经完工，在地面等了整整3年，因为火神火箭迟迟未能准备就绪。最终，太空军决定将这3颗卫星全部改由SpaceX的猎鹰9号发射。
在大约一年多的时间里，猎鹰9号接连将这3颗GPS卫星送入轨道，一切顺利。
“换火箭”的决策之所以能做得这么干脆利落，有一个关键前提：GPS卫星很早就被设计成兼容多种火箭。太空军在采购时刻意确保了GPS在不同发射服务商之间的“可切换性”。工程师对猎鹰9号搭载GPS卫星的流程已经非常熟悉，转换不需要大量额外的集成工作。
然而，并非所有卫星都有这样的“备胎”可用。太空军原计划在未来几个月用火神火箭发射一颗造价超过40亿美元的导弹预警卫星。这是美国太空军有史以来最昂贵的航天器之一，将在地球同步轨道上监测弹道导弹和高超音速武器的发动机热羽流。这颗卫星目前只适配火神火箭，临时更换发射工具远不像GPS那样简单。
～～～～看不见的赛跑
GPS的现代化之路走得磕磕绊绊。
除了火箭的问题，地面控制系统的升级同样一波三折。负责开发新一代GPS地面控制软件的RTX公司（原雷神公司），交付时间严重延迟，费用超支数十亿美元。天上的新卫星需要新的地面软件来充分发挥它们的能力，两者缺一不可。
2024年5月，时任美国空军负责太空采购的助理部长弗兰克·卡尔维利专门致信波音和洛克希德·马丁，即ULA的两家母公司，表达了对火神火箭进度的严重关切。他在信中写道：“目前有军事卫星因为火神的延误而被迫留在地面。”
这句话道出了一个令人焦虑的现实：威胁在升级，技术准备好了，卫星也造好了，但发射能力成了瓶颈。
GPS干扰和欺骗的蔓延不会因为火箭调查而按下暂停键。在中东上空，在东欧战场，在全球数以百万计的航班航线上，虚假的导航信号仍在四处弥漫。每多等一天，那些携带更强抗干扰信号的新卫星就多在地面上闲置一天。
下一次你打开手机导航时，那个蓝色的小圆点会照常出现。它看起来那么理所当然，那么平静。但在两万公里的高空之上，一场关于信号真伪的较量从未停歇。
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图为ULA火神火箭2月12日发射瞬间，图源：ULA
信源：Stephen Clark 发在 ArsTechnica 的报道
