Giải thích của Iran: 3 bước để chiếm đoạt UAV

Theo lời của phía Iran, quá trình chiếm được Sentinel gồm 3 bước. Bước 1, họ gây nhiễu đường truyền vệ tinh mà Mỹ dùng để điều khiển Sentinel. Bước 2, giả lập tín hiệu của hệ thông định vị toàn cầu GPS.

Ở đây, ta cần phân biệt 2 loại tín hiệu từ vệ tinh. Thứ nhất là tín hiệu vệ tinh liên lạc, dùng để nhận lệnh điều khiển từ trạm điều khiển mặt đất, có thể là đặt tại Mỹ, và để truyền thông tin thu thập được như hình ảnh, về trạm điều khiển. Thứ hai là tín hiệu từ các vệ tinh của hệ thống định vị toàn cầu GPS. Sentinel dùng nó để định vị toạ độ hiện tại của mình, cũng như vị trí của mục tiêu cần trinh sát, vị trí sân bay để trở về sau khi hoàn thành nhiệm vụ...

Bước 3, theo Iran, một khi bị mất tín hiệu điều khiển, Sentinel sẽ tự động bay về sân bay của mình dựa vào hệ thống định vị vệ tinh GPS. Do đã tạo ra được tín hiệu GPS giả, Iran có thể "nhử" Sentinel hạ cánh xuống một địa điểm ở Iran vì tín hiệu giả khiến Sentinel tin rằng nơi đó chính là toạ độ của sân bay mà nó cần hạ cánh.

Bởi vì địa điểm mà Iran chọn và sân bay nơi Sentinel đáng lẽ phải hạ cánh có độ cao hơi khác nhau, chỉ chênh lệch vài mét, nên máy bay bị va đập mạnh xuống mặt đất trong quá trình hạ cánh, gây hư hỏng khá nặng cho phần bụng máy bay.

Bước 1: Gây nhiễu đường truyền vệ tinh để điều khiển UAV

Đối với bước 1, việc phá sóng đường truyền vệ tinh dùng để liên lạc và điều khiển khá phức tạp. Đường truyền vệ tinh này phải có băng tần lớn, do lượng dữ liệu truyền tải là khá cao, đặc biệt là nếu Sentinel truyền video về. Do vậy, đường truyền này có tần số và tính định hướng cao.

Khi nhìn vào các UAV, ta thường thấy chúng có một khối u lớn trên đầu, đó là nơi đặt đĩa vệ tinh để nhận tín hiệu từ vệ tinh liên lạc và chúng luôn hướng lên trên. Do vậy, tín hiệu từ một máy phát ở mặt đất khó có thể lọt vào đĩa vệ tinh này, trừ khi Iran đặt máy phát ở một máy bay có độ cao lớn hơn độ cao của Sentinel.

Nơi đặt đĩa vệ tinh trên chiếc Predator

Đĩa vệ tinh

Bước 2: Giả lập tín hiệu của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Để đánh lừa cơ chế định hướng của Sentinel, Iran có thể làm theo 2 cách. Cách thứ nhất là thay đổi toạ độ sân bay lưu trong bộ nhớ của Sentinel thành tọa độ sân bay của Iran. Tuy nhiên, những thông tin này thường được lưu trong bộ nhớ chỉ có thể đọc, không cho phép ghi. Do đó ngay cả khi Iran bằng cách nào đó chiếm được quyền kiểm soát Sentinel, họ cũng không thể ghi đè tọa độ mới thay cho tọa độ cũ.

Cách thứ hai là Iran tạo ra tín hiệu GPS giả, thay đổi toàn bộ hệ tọa độ tham chiếu mà Sentinel sử dụng, sao cho một địa điểm bên trong Iran sẽ có tọa độ giống như tọa độ được lưu trong bộ nhớ Sentinel.

GPS gồm 2 phiên bản quân sự và dân sự. Trong đó tần số quân sự được mã hoá và chỉ có quân đội Mỹ có thể sử dụng được. Trong trình độ công nghệ hiện nay, việc phá mã này là gần như không thể, vì vậy không thể giả tín hiệu GPS quân sự. Do đó nhiều khả năng Iran gây nhiễu cho tần số quân sự để buộc Sentinel chuyển sang sử dụng tần số dân sự.

Việc gây nhiễu cho GPS đã được biết đến từ lâu. Trên lý thuyết, việc này không quá khó, vì tín hiệu truyền từ vệ tinh có công suất rất yếu. Thậm chí không cần ứng dụng quân sự, việc tín hiệu GPS vô tình bị vô hiệu hoá không hiếm.

Trường hợp mới đây nhất xảy ra hồi tháng 6/2011, khi công ty viễn thông LightSquared (Mỹ) thử nghiệm hệ thống mạng 4G LTE của mình đã gây nhiễu cho tín hiệu GPS và vô hiệu hoá nhiều thiết bị GPS tại bang New Mexico.

Lí do là vì tần số mà LightSquared sử dụng gần với tần số tín hiệu GPS. Các thử nghiệm cho thấy các xe cảnh sát mất tín hiệu GPS khi cách các cột ăngten của LightSquared 200m, các xe cứu thương, chữa cháy mất tín hiệu khi cách 500m.

Như vậy, việc gây nhiễu cho GPS là khá dễ. Tuy nhiên, sử dụng nó trên thực tế chiến trường không đơn giản như vậy, bởi vì bản thân thiết bị gây nhiễu cũng là một nguồn phát. Nếu đối phương có khả năng tác chiến mạnh thì hoàn toàn có thể dò ra các nguồn phát trên và tấn công ngược lại chính các thiết bị gây nhiễu đó.

Trong Chiến tranh Iraq (2003), Iraq cũng từng thử sử dụng các thiết bị gây nhiễu di động, được cho là nhập từ Nga, nhưng Mỹ nhanh chóng dò ra chúng và nhanh chóng ném bom tiêu diệt 6 thiết bị như vậy chỉ trong 2 đêm. Thậm chí một trong số đó bị tiêu diệt bởi chính bom thông minh sử dụng GPS dẫn đường.

Không như trường hợp của Iraq, giữa Iran và Mỹ hiện nay không có chiến tranh, do đó Sentinel chỉ hoạt động đơn độc trên vùng trời của Iran. Mỹ vì vậy không thể dò ra các trạm phá sóng hoặc phát tín hiệu giả của Iran. Và ngay cả khi phát hiện được, Mỹ cũng không thể dùng vũ lực tấn công các vị trí này.

Sau khi tần số GPS quân sự bị gây nhiễu, Sentinel sẽ phải chuyển sang tần số dân sự, không được mã hoá. Lúc này, Iran có thể chèn tín hiệu giả vào bằng cách phát  tín hiệu tương tự nhưng có công suất mạnh hơn nhiều để át tín hiệu thật.

Song để giả lập tín hiệu tương tự như tín hiệu từ vệ tinh GPS, Iran cần có một mạng lưới các trạm phát được lên kế hoạch từ trước và thiết lập sao cho phù hợp với đường bay của Sentinel chứ không phải chỉ đơn giản là một máy phát đơn lẻ. Điều này có nghĩa là nếu Iran thực sự làm được điều này thì đó không phải là tình cờ mà là đã được dự tính trước.

Có 2 khả năng cho trường hợp này: Sentinel thường xuyên sử dụng một hành trình cố định, hoặc Iran đã có sự chuẩn bị sẵn tại một số ít mục tiêu mà Sentinel chắc chắn sẽ đến, hoặc cũng có thể là kết hợp cả 2 nguyên nhân trên.

Trong chiến dịch NATO ném bom Nam Tư năm 1999, máy báy tàng hình F-117A bị bắn rơi cũng do nó thường xuyên sử dụng một đường thoát mỗi khi thực hiện xong nhiệm vụ và bị phòng không Nam Tư mai phục.

Hiện nay mối quan ngại lớn nhất của Mỹ về Iran là chương trình hạt nhân của nước này, do đó nhiều khả năng Sentinel được dùng để do thám các cơ sở hạt nhân của nước này. Số lượng các cơ sở này không nhiều, vì vậy Iran hoàn toàn có thể thiết lập sẵn mạng lưới các trạm phát của mình tại đây và chờ Sentinel.

Giả sử Iran thành công trong việc đoán trước hành trình của Sentinel và có thể thiết lập trước mạng lưới các trạm phát tín hiệu giả, thì vẫn chưa đủ để đánh lừa được Sentinel, bởi vì chắc chắn nó không chỉ dựa vào GPS cho việc định hướng.

Hệ thống định vị quán tính INS

Hầu như mọi phương tiện bay đều mặc định được trang bị hệ thống định vị quán tính INS, một trong những cơ chế định hướng cơ bản nhất. Trên thực tế GPS và INS không hoạt động độc lập mà hỗ trợ cho nhau để tăng độ chính xác.

Nguyên lý làm việc của INS là nó theo dõi quãng đường và hướng di chuyển của máy bay kể từ khi xuất phát, do đó nếu biết toạ độ điểm xuất phát có thể suy ra toạ độ hiện tại mà không cần cập nhật nguồn dữ liệu nào từ bên ngoài. Nguyên lý này cũng tương tự như cách chúng ta định hướng trong các trò chơi tìm kho báu (ví dụ như “từ điểm xuất phát đi về phía tây 20 bước chân, rồi đi về phía nam 10 bước chân”).

Điểm mạnh của phương pháp này là không sợ bị gây nhiễu hay tạo tín hiệu giả. Song cũng vì không phụ thuộc vào bên ngoài nên hệ thống không thể tự chỉnh sửa các sai số của mình. Đó là lí do GPS được bổ sung vào, giúp cập nhật, giảm thiểu sai số cho INS và duy trì tính chính xác của cơ chế định vị.

Như vậy ngay cả khi tín hiệu GPS bị Iran phá hoặc chèn vào tín hiệu giả thì hệ thống INS vẫn hoạt động bình thường, nếu máy tính nhận thấy sự chênh lệch quá lớn giữa dữ liệu của GPS và INS, nó sẽ ngay lập tức nhận biết rằng GPS còn không đáng tin cậy nữa và chuyển hẳn sang INS. Cách duy nhất để có thể lừa được máy tính là tạo ra những sự sai lệch nhỏ trong một thời gian dài, khi đó máy tính có thể không nhận ra những sai khác nhỏ này giữa GPS và INS.

Theo thời gian, những sai lệch này sẽ dần tích tụ cho đến khi tạo được sự sai lệch lớn như mong muốn. Khoảng cách giữa sân bay của Sentinel và nơi Iran chọn có thể cách nhau hàng trăm km, với sự sai lệch lớn như vậy, Iran cần phải chèn tín hiệu giả trong một thời gian rất dài để đạt được mục tiêu mong muốn. Đồng thời, Iran sẽ phải thiết lập mạng lưới các trạm phát trên một khu vực rộng lớn.

Bước 3: Iran "nhử" UAV hạ cánh xuống một địa điểm ở Iran

Ngay cả trong trường hợp Iran đã thành công trong 2 bước đầu tiên, là phá sóng đường truyền vệ tinh liên lạc và tạo tín hiệu GPS giả thì cũng không có nghĩa là Sentinel chắc chắn sẽ tự động hạ cánh tại tọa độ mà Iran chọn sẵn.

Trên thực tế, cơ chế tự động hạ cánh như vậy không tồn tại. Đây không phải là vấn đề về kỹ thuật mà là an toàn. Việc cất, hạ cánh tại các sân bay là những việc có nguy cơ gây tai nạn cao, ngay cả các máy bay có người lái cũng phải tuân thủ các quy trình rất chặt chẽ và luôn có sự phối hợp giữa phi công và đài kiểm soát mặt đất.

Không ai cho phép một robot tự mình ra quyết định hạ cánh xuống một sân bay. Việc cất và hạ cánh của UAV tại sân bay vẫn cần có con người can thiệp. Việc va chạm với máy bay không người lái luôn là một mối quan ngại lớn nhất trong việc sử dụng UAV và không phải chưa từng xảy ra trên thực tế.

Ngày 15/8/2011, một máy bay vận tải C-130 va chạm với UAV RQ-7 Shadow trên bầu trời Afghanistan. Chiếc Shadow, nặng 150kg, bị phá hủy hoàn toàn. Chiếc C-130 bị hư hỏng phần rìa cánh và gãy một cánh quạt, nhưng vẫn có thể hạ cánh an toàn.

Đối với những UAV trinh sát tầm xa như Predator hay Sentinel, việc điều khiển được thực hiện theo một quy trình được gọi là Điều khiển từ xa theo giai đoạn, nghĩa là máy bay sẽ được điều khiển từ nhiều nơi khác nhau.

Trong phần lớn thời gian hoạt động, máy bay được điều khiển qua vệ tinh, từ một trạm điều khiển đặt tại Mỹ. Còn khi cất và hạ cánh sẽ do trạm điều khiển đặt ngay tại sân bay thực hiện, tín hiệu điều khiển sẽ truyền trực tiếp từ trạm phát tại sân bay đến UAV.

Lí do là vì tín hiệu qua vệ tinh sẽ có độ trễ nhất định, khoảng trên dưới 1 giây. Khi máy bay đã ở trên không, độ trễ đó không gây ảnh hưởng gì. Nhưng trong quá trình cất và hạ cánh, mọi việc phải đảm bảo tuyệt đối an toàn, do đó tín hiệu điều khiển cần được truyền trực tiếp. Như vậy, trong một nhiệm vụ, UAV có thể được điều khiển bởi 3 trạm điều khiển khác nhau, nếu nó cất cánh và hạ cánh tại những sân bay khác nhau.

Giải thích của Mỹ: UAV gặp vấn đề về kỹ thuật và rơi xuống

Theo lời của phía Mỹ, Sentinel gặp vấn đề về kỹ thuật và rơi xuống một khu vực hẻo lánh, cho đến khi một người dân vô tình phát hiện và báo cho lực lượng Vệ binh cách mạng. Phía Mỹ mặc dù biết việc Sentinel gặp nạn nhưng không xác định được vị trí chính xác nên không thể thu hồi hoặc phá huỷ nó.

Máy bay không người lái luôn có tỷ lệ tai nạn cao hơn máy bay có người lái. Ví dụ như Predator trung bình gặp 30 vụ tai nạn trên 100.000 giờ bay, trong khi với B-52 tỷ lệ này chỉ là 1,5 vụ tai nạn trên 100.000 giờ.

Bên cạnh đó, những máy bay mới đưa vào sử dụng thường có tỷ lệ tai nạn cao, do chúng còn mới và còn nhiều lỗi chưa được biết đến, phải sau một thời gian sử dụng tỷ lệ này mới giảm xuống. Ví dụ, F-22 hiện có tỷ lệ tai nạn 6 vụ/100.000 giờ bay, trong khi các máy bay thuộc thế hệ trước là F-15/F-16 chỉ có tỷ lệ 3-4 vụ/100.000 giờ bay. Sentinel là một UAV rất mới, do đó khả năng gặp tai nạn chắc chắn không nhỏ.

Tất nhiên với những thông tin ít ỏi được công bố thì không thể xác định chắc chắn nguyên nhân chính xác của sự việc, nhưng từ những phân tích trên có thể cho rằng có 60% khả năng Sentinel gặp vấn đề kỹ thuật và rơi trong lãnh thổ Iran, 30% là do Iran thực hiện như những gì họ tuyên bố, và 10% khả năng do các nguyên nhân khác.