Czy lasery są odpowiedzią na problemy z komunikacją na Bałtyku? [ROZMOWA]

Laurynas Mačiulis to CEO litewskiej firmy Astrolight, która pracuje nad systemami komunikacji laserowej. Jeden z nich – Polaris – jest dedykowany jednostkom pływającym i przeszedł już pierwsze testy na okrętach litewskich i portugalskich m.in. podczas ćwiczeń NATO. W rozmowie z Gospodarką Morską Mačiulis opowiada o specyfice tej technologii, jej wadach i zaletach, ale także o znaczeniu niezawodnej komunikacji, szczególnie w dobie zagrożeń hybrydowych i zakłóceń sygnałów nawigacji satelitarnej.

Jakub Milszewski: Zacznijmy od Iranu. Podczas ostatnich protestów doszło tam do zakłóceń systemu Starlink, co w dużej mierze odcięło kraj od świata zewnętrznego. Czy tego typu zakłócanie, zrywanie połączenia, jest trudne do wykonania?

Laurynas Mačiulis: Istnieje wiele sposobów, na jakie można w pewnym sensie rozłożyć SATCOM [komunikację satelitarną – przyp. JM]. Oczywiście są metody polegające na manipulacji oprogramowaniem i protokołami, które kontrolują sieć, są to bardziej zatem podatności z zakresu cyberbezpieczeństwa. Ale te zazwyczaj można rozwiązać poprzez zastosowanie odpowiednich środków bezpieczeństwa. 

Jeśli mówimy o terminalach Starlink, to potrzebują one dokładnych danych GPS, aby wiedzieć, jak ustawić się względem satelitów na niebie. Muszą także synchronizować czas. W momencie, gdy nie ma połączenia GPS, terminale Starlink są – powiedzmy – mniej wszechstronne i mniej precyzyjne, mogą mieć problemy z łączeniem się z siecią, z satelitą. Z tego, co wnioskuję na podstawie różnych informacji w mediach, właśnie to wydarzyło się w Iranie: sygnał GPS został zablokowany, a użytkownicy nie byli w stanie niezawodnie korzystać ze Starlinka. Była to więc pewnego rodzaju pośrednia broń elektroniczna, która nie atakowała bezpośrednio satelitów. 

Jednak nawet bez rozwiązania problemu z GPS są pewne obejścia, zastosowano je z tych samych powodów na Ukrainie. 

Są też jednak technologie i środki, które pozwalają atakować samo urządzenie w kosmosie poprzez zagłuszanie w ramach walki elektronicznej. Oczywiście jest to trudniejsze w przypadku dużej konstelacji z ogromną liczbą satelitów, ale może realnie zakłócić komunikację. Rosjanie i Chińczycy mają w swoich arsenałach systemy walki elektronicznej zaprojektowane specjalnie do zagłuszania satelitów, ponieważ – jak zawsze powtarzam – satelity nie mogą się ukryć, wiadomo, gdzie się znajdują. Wystarczy skierować energię w stronę satelity i wtedy staje się to problematyczne dla odbiorników. 

Aby tego uniknąć, potrzebne jest połączenie łączy radiowych i laserowych oraz zdecentralizowany system, w którym można przekierowywać dane do innych części sieci, do innych satelitów. Oczywiście konstelacje LEO (satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej – Low Earth Orbit, przyp. JM) mają taką odporność. Ale mają również bramy sieciowe gateway i jeśli zagłuszy się je, to cała część konstelacji zostaje odłączona od strumienia internetowego z Ziemi. Dlatego jest to niebezpieczne. Na Ukrainie, ponieważ nie ma tam żadnych bram Starlinka, komunikacja – mówiąc szczerze – nie jest niezawodna i ma ograniczoną przepustowość i większą latencję.

Czy powinniśmy traktować tę sytuację z Iranu jako zagrożenie dla nas? Zarówno Polska, jak i Litwa, znajdują się w sferze działań hybrydowych, co widać szczególnie na Bałtyku, gdzie szaleje GPS. Czy ten irański precedens może być dla nas niebezpieczny?

Pierwszym celem byłyby prawdopodobnie satelity geostacjonarne, ponieważ znajdują się w jednym miejscu, w stałym punkcie na niebie, więc się nie poruszają. Jest to po prostu jeden lub kilka satelitów. To byłyby najłatwiejsze cele. Jeśli śledził pan ostatnio wiadomości, to pojawiały się tam komunikaty o tym, jak rosyjskie satelity faktycznie to robiły – zbliżały się go satelitów geostacjonarnych, podsłuchiwały sygnały, próbowały nauczyć się, jak je przechwytywać. W przyszłości pewnie należałoby spodziewać się bezpośredniego, otwartego ataku, ale mogliby również zagłuszać te satelity. Tym razem tego nie zrobili, ale jest to bardzo łatwe. 

Myślę więc, że byłby to pierwszy rodzaj celu w przestrzeni kosmicznej, oprócz infrastruktury naziemnej. Konstelacje LEO również byłyby celem, ale dla przeciwnika byłoby to trudniejsze niż w przypadku satelity geostacjonarnego. 

Mamy teraz komunikację laserową. Staram się być w miarę na bieżąco z tym, co się dzieje w świecie technologii, ale ten termin brzmi jak wyciągnięty wprost z science-fiction. Jak to działa? Dlaczego ma być bardziej odporne na zakłócenia? Jakie są zalety i wady tej technologii?

Zasadniczo jest to to samo, czego używa pan dziś w swoim internecie światłowodowym, gdzie podczerwona wiązka laserowa przemieszcza się w światłowodzie i jest modulowana z bardzo wysokimi prędkościami. W przypadku naszej technologii dostosowaliśmy ją tak, by była używana jako rzeczywista wiązka laserowa na niebie, w przestrzeni kosmicznej. Aby to zrobić, trzeba bardzo precyzyjnie skierować laser. Trzeba dokładnie wiedzieć, gdzie go skierować. To jest kluczowe, ponieważ w pewnym sensie w tej technologii chodzi o to, by maksymalnie zawęzić wiązkę, co daje niezwykle precyzyjne, „laserowo skupione” działanie. Jeśli trzyma pan wskaźnik laserowy i próbuje zobaczyć gwiazdy czy odległe obiekty, to widzi pan bardzo małą plamkę. W tym przypadku można zapewnić, że dopóki celuje się dokładnie w drugi punkt, komunikacja odbywa się wyłącznie między tymi dwoma punktami, a nikt wokół nie może zobaczyć sygnału, ponieważ jest to podczerwony laser, którego nie widać gołym okiem. Nie rozprasza się też na tyle, by można go było dostrzec kamerami podczerwieni. Nie można go zakłócić, nie można go zagłuszyć. Dlatego jest tak bezpieczny i odporny. 

A co z pogodą? Czy warunki atmosferyczne mają wpływ na działanie tej technologii?

Trafna uwaga. To właśnie wada tej technologii. Gdy przechodzimy do pasma podczerwieni, wilgotność – szczególnie bardzo małe drobinki wody w chmurach lub mgle – pochłaniają te długości fal i powodują duże tłumienie. W przypadku satelitów rozwiązaniem jest rozproszona sieć stacji, aby statystycznie zapewnić, że satelita widzi przynajmniej niektóre z nich, które nie są przykryte chmurami. W skali globalnej nie jest to trudne do osiągnięcia. Gdy mówimy o komunikacji wyłącznie naziemnej, potrzebna jest linia widoczności. Na przykład bardzo gęsta mgła może wpłynąć na zasięg łącza. Są więc w określonych sytuacjach pewne wady. Ale jeśli polega pan wyłącznie na łączności radiowej i znajdzie się w środowisku silnie zagłuszanym radiowo, ma pan 0% łączności. Przy laserze może wystąpić pewna niedostępność z powodu pogody, ale nadal będzie ta dostępność przynajmniej jakaś. 

Powiedział pan, że kluczowe jest to, gdzie dokładnie skierować wiązkę. Czy ten system może być więc zastosowany na poruszającym się obiekcie, na przykład na statku czy samochodzie?

Dokładnie to robimy. Nasze terminale są używane na satelitach poruszających się z bardzo dużą prędkością na orbitach, są używane na statkach. W zeszłym roku to zademonstrowaliśmy. Można zobaczyć komunikaty dotyczące naszej demonstracji podczas ćwiczeń NATO REPMUS. Udowodniliśmy już, że to działa. Obecnie analizujemy również potencjalne zastosowania w pojazdach lądowych. 

Braliście udział w projekcie NATO DIANA – Defense Innovation Accelerator for the North Atlantic. W jego ramach wasz system komunikacji laserowej Polaris był testowany w komunikacji okręt-okręt. Czy istnieją jakieś przeszkody w jego wdrożeniu na statkach cywilnych, jak kontenerowce czy promy?

Nie ma fundamentalnych przeszkód. Główne pytanie brzmi, jak to będzie konkurować z istniejącymi rozwiązaniami SATCOM [komunikacji satelitarnej – przyp. JM], w szczególności ze Starlinkiem lub innymi rozwijającymi się usługami internetu satelitarnego. Technologia komunikacji laserowej jest bardzo potężna pod względem przepustowości i bezpieczeństwa, ale jest też droższa i bardziej złożona technologicznie niż radio. W zastosowaniach komercyjnych, gdzie bezpieczeństwo przed fizycznym zagłuszaniem nie jest najważniejsze, rozwiązania bazujące na falach radiowych mogą być bardziej atrakcyjne cenowo. Również dostępność łączności niezależnie od pogody jest zaletą. Są więc plusy i minusy w zależności od zastosowania. Uważamy jednak, że w przypadku krótszego, lokalnego zasięgu – na przykład w pobliżu wybrzeża – gdzie potrzebne jest zwiększone bezpieczeństwo i znacznie wyższa przepustowość niż ta, którą oferuje Starlink, być może dziesiątki lub setki gigabitów na sekundę, byłoby to rozwiązanie znacznie lepsze od obecnych. 

Czy mogłoby to być odpowiedzią na obecne problemy na Bałtyku, związane z zagłuszaniem i spoofingiem GPS?

W przypadku statków rzeczywiście byłaby to realna opcja. Oczywiście wymagałoby to odpowiedniego rozmieszczenia beaconów laserowych na wybrzeżu, ale można by w ten sposób dostarczać bardzo dokładne informacje o pozycji — z precyzją rzędu metra. W przypadku samolotów raczej nie, ponieważ latają wyżej i byłyby zależne od ograniczeń pogodowych. Dla lotnictwa potrzebne są inne rozwiązania, które zresztą istnieją – samoloty mają bardzo precyzyjne systemy inercyjne (żyroskopowe), które częściowo pomagają w rozwiązaniu tego problemu.

Czy załogi lub operatorzy systemu komunikacji laserowej na pokładzie jednostki pływającej potrzebują specjalnych umiejętności lub kompetencji, aby go używać?

Nie, nie bardzo. Cała idea polega na tym, by z perspektywy użytkownika było to po prostu kolejne urządzenie z adresem IP. To jak router sieciowy, a wewnątrz urządzenia już my sami zajmujemy się wszystkimi specyficznymi elementami – naprowadzaniem, akwizycją i śledzeniem wiązki laserowej. To wszystko dzieje się „w pudełku”, użytkownik tego nie widzi. Z perspektywy systemu łączności na statku jest to po prostu alternatywne urządzenie sieciowe.

Czy po ćwiczeniach z marynarką sektor morski wykazał zainteresowanie systemem Polaris?

Zaobserwowaliśmy duże zainteresowanie ze strony różnych marynarek wojennych. Oczywiście była to pierwsza demonstracja, więc obecnie widzimy, że są zainteresowani dłuższymi okresami testów – być może stałym użytkowaniem przez wiele miesięcy, ponieważ wojsko jest bardzo konserwatywne i chce, aby rozwiązania były absolutnie niezawodne. Nad tym właśnie teraz pracujemy: w najbliższych miesiącach chcemy wdrożyć system do stałego użytku operacyjnego, a nie tylko do demonstracji.

A sektor cywilny, armatorzy?

Wojsko. Tylko wojsko.

Chciałbym zapytać o arktyczną optyczną stację naziemną na Grenlandii, którą uruchomiliście. Jaka jest jej rola, dlaczego jest potrzebna i dlaczego właśnie tam?

To najczęstsze pytanie – oczywiste i logiczne. Zdecydowaliśmy się na Grenlandię z dwóch głównych powodów.

Po pierwsze, staramy się zapewnić optyczną łączność dla satelitów teledetekcyjnych. Są to satelity obserwacji Ziemi w różnych zakresach i pasmach – zarówno wojskowe, jak i cywilne. Zazwyczaj skanują one Ziemię, przelatując nad biegunami północnym i południowym, podczas gdy Ziemia obraca się pod ich orbitą. Jeśli chce się mieć częste okna komunikacyjne z takimi satelitami, najlepiej umieścić stację jak najbliżej bieguna, ponieważ wtedy okno łączności pojawia się przy każdym przelocie — czyli co około półtorej godziny. Dlatego główny hub komunikacyjny dla takich satelitów znajduje się na Svalbardzie, wyspie blisko Bieguna Północnego. To był pierwszy powód.

Drugim powodem jest pogoda. Potrzebujemy dobrej pogody, a Grenlandia w niektórych regionach ma klimat arktycznej pustyni. To ważne dla większej niezawodności i dostępności łączy oraz unikania zachmurzenia.

Za systemem Polaris stoi spółka Astrolight. Kim jesteście?

Jesteśmy firmą z sektora kosmicznego i obronnego z siedzibą na Litwie. Wspierają nas inwestorzy z Polski, Danii i Litwy – fundusze venture capital. Istniejemy od ponad sześciu lat i rozwijamy rozwiązania komunikacji laserowej dla różnych domen – dla satelitów, dla infrastruktury naziemnej i dla statków. Celem jest zbudowanie kompleksowego rozwiązania end-to-end, które umożliwi optyczne sieciowanie pomiędzy różnymi domenam, zarówno dla zastosowań obronnych, jak i cywilnych.