Inilalatag ng pag-aaral ng China ang estratehiya ng drone swarm para gambalain ang Starlink sa Taiwan

Bakit mahalaga ang Starlink sa isang sigalot sa Taiwan

Ginamodelo ng mga mananaliksik sa depensa ng China kung paano mapipigilan ang Starlink ng SpaceX sa isang lugar na kasinlaki ng Taiwan. Direkta ang kanilang konklusyon: maaaring maisagawa ito sa teknikal na paraan, ngunit kakailanganin ng napakalaking puwersa sa elektronikong pakikidigma na binubuo ng daan-daan, at mas malamang ay libu-libo, na airborne jamming platform. Inilalarawan ng pag-aaral ang Starlink bilang gumagalaw na target na umaangkop nang real time, isang sistemang nagpapahirap sa marami sa mga tradisyonal na taktikang ginagamit laban sa mga satellite link.

Gumagana ang Starlink gamit ang mahigit sampung libong satellite sa mababang orbit sa daigdig. Patuloy na nagpapalipat-lipat ang mga terminal ng gumagamit sa lupa sa pagitan ng mga satellite na gumagalaw sa kalangitan. Palipat-lipat ang mga signal, nagbabago ang mga ruta, at inililihis ng network ang daloy ng trapiko palibot sa mga aberya. Dahil sa galaw at liksi nito, mahirap para sa alinmang nag-iisang jammer na madaig ang link nang matagal. Hindi gaanong makatitiyak ang nakasanayang jamming mula sa lupa, na epektibo laban sa iilang nakapirming satellite, laban sa isang malaki at mabilis magbago-bagong konstelasyon.

Sa batayang senaryo ng pag-aaral, kailangan ng hindi bababa sa 935 magkakasabay na airborne jammer upang lubusang mapigilan ang mga signal ng Starlink sa Taiwan. Kung mas mababang lakas ng signal ang gagamitin, aabot sa halos dalawang libo ang mga platform na kakailanganin upang maisara ang mga puwang at mapanatili ang saklaw. Nakaimpluwensiya sa pokus na ito ang karanasan sa digmaan sa Ukraine. Sinubukan ng mga puwersang Ruso na gambalain ang Starlink, at paulit-ulit na nag-update ang SpaceX ng software at mga setting ng network upang manatiling online ang mga terminal. Nakatulong ang katatagan ng mga link na iyon para mapanatili ng Ukraine ang command and control sa mga unang buwan ng pagsalakay, isang kinalabasang mahigpit na sinusubaybayan sa Beijing.

Paano nagpapahirap sa jamming ang konstelasyon

Madalas nananatili sa geostationary orbit ang mga mas lumang satellite pangkomunikasyon, kaya tila nakapirmi ang mga ito sa ibabaw ng ekwador. Maaaring ituon ng jammer ang signal sa isang kilalang bahagi ng kalangitan o daigin ang downlink sa isang partikular na lugar. Ibang-iba ang kilos ng Starlink. Dose-dosenang satellite ang maaaring makita nang sabay-sabay. Naglilipat ng daloy ng trapiko ang mga terminal nang halos walang babala. Nagbabago ang dalas, direksiyon, at pagruruta ng mga link. Maaaring panandaliang maantala ng jammer ang isang daanan, pero posibleng hindi nito mapigilan ang susunod na lilitaw makalipas ang ilang segundo.

Mababang orbit sa daigdig at mga gumagalaw na target

Umiikot sa planeta ang mga satellite ng Starlink sa mababang altitude. Dahil mabilis ang galaw ng mga ito, nagbabago kada ilang minuto ang mga satellite na nakikita mula sa alinmang lokasyon sa lupa. Bihirang makipag-ugnayan nang matagal ang iisang terminal sa iisang satellite. Sa halip, nagpapalipat-lipat ito sa hanay ng mga satellite na sumisikat at lumulubog sa abot-tanaw. Dahil sa ganitong ayos, palaging hindi tiyak ang mga susunod na hakbang para sa umaatake: kung saan tututok, gaano kalakas ang gagamiting signal, at kailan lilipat ng target. Kapag natagalan ang pagtugon sa paglipat ng koneksiyon, maaaring muling mabuksan ang isang gumaganang link para sa gumagamit.

Pagbabago ng dalas at paghubog ng beam

Gumagamit ang mga terminal at satellite ng Starlink ng mga waveform na madaling baguhin at mga directional antenna upang ituon ang enerhiya kung saan ito kailangan. Kayang ituon ng phased array hardware ang mga beam sa pamamagitan ng elektroniko, na nakatutulong para salain ang interference sa labas ng pangunahing sinag. Maaari ring magpalit ng channel at mag-adjust ng mga coding scheme ang network upang mapanatili ang magagamit na signal. Dinadala ng maraming satellite ang trapiko sa pamamagitan ng mga optical crosslink, na hindi naglalabas ng enerhiya ng radyo, kaya nababawasan ang mga puntong radio frequency na maaaring atakihin ng jammer. Upang magtagumpay, kailangang pababain ng plano sa jamming ang kalidad ng signal sa antas na hindi na magagamit ito ng pinakamaraming terminal hangga't maaari, sa lahat ng oras at sa malawak na lugar na may iba-ibang anyo ng lupain.

Ano ang ginamodelo ng simulation ng China

Sinuri ng pag-aaral na inilathala sa journal na Systems Engineering and Electronics ng isang pangkat na kinabibilangan ng mga mananaliksik mula sa Beijing Institute of Technology at Zhejiang University kung paano ipagkakait ang serbisyo ng Starlink sa teritoryong maihahambing sa Taiwan, isang islang may lawak na humigit-kumulang 36,000 kilometro kuwadrado. Ginaya ng pangkat ang pagdaan ng mga satellite at kung kailan nakikita ng mga terminal ang mga ito sa loob ng 12 oras. Layunin nilang pababain ang signal hanggang sa hindi na makapanatili ng koneksiyon ang mga terminal ng gumagamit, kahit gumagalaw ang mga satellite sa itaas at sinusubukan ng network na ilihis ang daloy ng trapiko.

Sa halip na umasa sa iilang malalaking transmitter sa lupa, nagpanukala ang mga mananaliksik ng planong ganap na pinaghati-hati: maraming mas maliliit at magkakasabay na jammer na ikakabit sa mga drone, lobo, o sasakyang panghimpapawid. Dahil nasa himpapawid ang mga ito, mas napapalapit ang jammer sa mga terminal, nababawasan ang pagkawala ng signal dahil sa lupain at mga gusali, at nagiging posible ang mas maluwag na pagpoposisyon. Sa pamamagitan ng pag-uugnay ng lakas ng signal, pattern ng antenna, at tiyempo, makabubuo ang mga platform ng isang harang na elektromagnetiko sa ibabaw ng target na lugar.

Mga kumpol ng drone bilang platform ng jamming

Sa modelo, bawat jammer ay isang node sa himpapawid na naglalabas ng ingay upang matabunan ang downlink ng Starlink sa terminal ng gumagamit. Maaaring maglipat-puwesto ang isang kumpol upang punan ang mga puwang sa saklaw, palakasin ang mahihinang bahagi, o tumutok sa mga bagong umuusbong na hotspot. Kailangan dito ang tumpak na tiyempo upang hindi magka-interference ang mga node o mag-iwan ng mga puwang. Kailangan din ng maaasahang command and control para sa mismong kumpol, dahil mabilis na magkakaroon ng mga panahong makakakonektang muli ang mga terminal kapag nawala ang koordinasyon.

Lakas, pagitan, at saklaw

Ikinumpara sa simulation ang iba-ibang uri ng antenna. Mas malawak ang nasasaklaw ng mga wide beam antenna ngunit mas mababa ang enerhiyang naihahatid sa bawat direksiyon, samantalang mas malakas ang enerhiyang naihahatid ng mga narrow beam antenna sa target ngunit kailangang tumpak ang pagtutok. Natuklasan ng pangkat na kailangan ng batayang bilang na hindi bababa sa 935 magkakasabay na platform upang mapanatili ang pagpigil sa signal sa buong isla. Kapag gumamit ng mga emitter na mas mababa ang lakas, na may humigit-kumulang 23 dBW na radiated power bawat platform (mga 200 watts), tataas sa halos dalawang libo ang kabuuang bilang ng mga yunit sa himpapawid upang makamit ang kahalintulad na epekto. Isinaalang-alang ng modelo ang pabago-bagong bilang ng mga nakikitang satellite at ang tuluy-tuloy na pagpapalipat ng koneksiyon ng mga terminal sa buong konstelasyon.

Kaya ba itong palakihin ng PLA sa aktuwal na labanan

Ang pangunahing hamon ay ang pagbuo ng kinakailangang dami ng puwersa. Para makapagpakalat ng mahigit isang libong magkakasabay na airborne jammer, kakailanganin ang malaking imbentaryo ng mga drone na maaaring isakripisyo o mga sasakyang panghimpapawid na kayang mabuhay sa labanan, mga operator na sinanay, at isang sistemang awtomatiko para mag-ugnay ng galaw, tiyempo, at paggamit ng spectrum. Kailangang mapanatili ng puwersa ang matatag na pormasyon sa kabila ng mga mawawala, lagay ng panahon, at limitasyon sa baterya o gasolina. Kakailanganin din nito ng mga pamalit sa mga platform na mapabagsak.

Isa pang balakid ang kakayahang manatiling gumagana sa ilalim ng pag-atake. Kukuwestiyunin ng Taiwan at mga sumusuportang puwersa ang kontrol sa himpapawid gamit ang radar, mga missile mula lupa laban sa sasakyang panghimpapawid, mga sandatang panlaban sa drone, at sarili nilang elektronikong pakikidigma. Madaling puntiryahin ang isang malaki at mabagal gumalaw na hanay ng mga jammer. Mababawasan ang pagtatakip ng lupain at gaganda ang line of sight kung lilipad sa mas mataas na altitude ang mga platform, pero mas malalantad din ang mga ito sa mga panlaban sa himpapawid na may mas mahabang abot. Makakatulong ang mababang lipad upang makapagtago sa likod ng mga burol at gusali, ngunit mas maraming platform ang kakailanganin at mas lalaki ang panganib na magkaroon ng mga puwang.

Magbabago rin ang mga hakbang na pantugon. Maaaring patibayin ng Taiwan at mga katuwang nito ang mga terminal, paliitin ang mga beam na tumatanggap ng signal, at gumamit ng mas mahuhusay na filter. Maaari silang lumipat sa ibang mga frequency, gumamit ng mga paraang nagpapababa sa posibilidad na matukoy ang signal, o magpalit ng mga setting ng modem upang manatiling konektado kahit mas mababa ang kalidad ng signal. Mabilis na nakapagpapadala ang SpaceX ng mga update sa software sa mga terminal, gaya ng nakita sa Ukraine. Maaaring humina ang bisa ng planong mukhang epektibo sa mga unang sagupaan habang umaangkop ang tagapagtanggol.

Dagdag na pasanin ang command and control para sa kumpol ng mga jammer. Kailangang pag-ugnayin ng umaatake ang mga frequency at waveform ng libu-libong emitter habang iniiwasan ang interference sa sarili nitong mga sistema at pinoprotektahan ang sarili nitong komunikasyon. Napakahirap isagawa ng mga gawaing ito sa siksik na spectrum habang nasa ilalim ng putukan.

Paano mananatiling konektado ang Taiwan sa ilalim ng pag-atake

Hindi umaasa sa iisang sistema ang pagpaplano para sa katatagan ng komunikasyon. Hinimok ng mga analyst ang Taiwan na bumuo ng kalabisan ng mga opsiyon sa kalawakan, himpapawid, at lupa. Nangangahulugan ito ng pagbili ng oras sa maraming konstelasyon sa mababang orbit sa daigdig, paunang paglalagay ng mga terminal, at pagsasanay sa mga operator na magpalipat-lipat sa mga sistema. Nangangahulugan din ito ng pagpapanatili ng mga hiwalay na radio network at pagbuo ng mga nakasanayang paraan upang tuluy-tuloy na maipadala ang mahahalagang komunikasyon kahit limitado ang kapasidad.

• Tiyakin ang akses sa maraming satellite provider, kabilang ang mga opsiyon sa mababa at katamtamang orbit sa daigdig, sa pamamagitan ng mga kontrata at paunang inilagay na hardware.
• Ipamahagi ang mga terminal sa mga ahensiya, utility, at unang rumeresponde, at mag-imbak sa iba-ibang lokasyon ng mga suplay ng kuryente, materyales na panakip, at ekstrang piyesa.
• Patibayin ang mga lugar na kinalalagyan ng antenna, gumamit ng mga directional antenna, at kontrolin ang mga inilalabas na signal upang mabawasan ang posibilidad na matukoy ang mga ito.
• Panatilihin ang mga alternatibong daanan gaya ng high frequency radio, satellite phone, microwave relay, at mga portable mesh network na makapagdurugtong ng maiikling distansiya kapag pumalya ang mga satellite link.
• Gumamit ng mga relay sa himpapawid, kabilang ang mga lobong nakatali o sasakyang panghimpapawid, upang maibalik ang lokal na koneksiyon kung masira ang mga network sa lupa.
• Magsanay sa mga pamamaraang panglipat ng koneksiyon sa panahon ng kapayapaan, kabilang ang mga pagsasanay sa pampublikong komunikasyon at mga plano para sa pagpapatuloy ng mahahalagang serbisyo.
• Makipagtulungan sa mga katuwang upang matiyak ang dagdag na kapasidad sa mga network ng mga kaalyado at iugnay ang mga hakbang laban sa interference.

Mas mahirap para sa jammer ang humarang kapag sari-sari ang mga paraan ng koneksiyon. Kapag humina ang isang daanan, maaaring ilipat ang trapiko sa iba. Makakatulong ang maaasahang suplay ng kuryente, disiplinadong paggamit ng mga terminal, at mga sinanay na operator upang mapanatili ang mahahalagang serbisyo kahit kapos ang bandwidth.

Higit pa sa jamming: usapin ng pisikal na pag-atake

Sinuri ng ilang pananaliksik sa China ang mga estratehiya upang pisikal na huwag paganahin ang mga bahagi ng isang malaking konstelasyon, kabilang ang mga konseptong gumagamit ng AI para iugnay ang pagpuntirya ng mga satellite na nilagyan ng directed energy o iba pang sistema. Nakatuon ang mga pag-aaral na ito sa pagtukoy sa mahahalagang satellite at paggambala sa serbisyo gamit ang mas maliliit na puwersa sa pamamagitan ng pag-atake sa mga node na nagdadala ng pinakamaraming trapiko. Teoretikal pa rin ang mga gawaing ito at nahaharap sa malalaking limitasyong teknikal, legal, at estratehiko.

Nanganganib na lumikha ng mga debris na makapipinsala sa mga sasakyang pangkalawakan ng maraming bansa ang anumang pagtatangkang manira ng satellite. Dahil dito, hindi hinihikayat ng mga pandaigdigang pamantayan ang mga anti-satellite na aksiyong gumagamit ng puwersang pisikal. Hindi nag-iiwan ng debris ang mga konsepto ng directed energy, ngunit nangangailangan ang mga ito ng malaking lakas, tumpak na pagtutok, at paborableng posisyon. Lubhang magpapataas ng tensiyon ang pagsunod sa mga paraang ito at maaari itong humantong sa mas malawak na pagtugon. Bagaman nagpapalala rin ng sigalot ang jamming, maaari itong baligtarin at hindi ito nag-iiwan ng debris na nagtatagal.

Mga bagay na hindi pa natin alam

Hindi isinasapubliko ang mahahalagang bahagi ng mga hakbang ng Starlink laban sa jamming. May mga bersiyon at serbisyong pangmilitar, at patuloy na nagdaragdag ng mga satellite at nag-a-update ng software ang kompanya. Nagkakaiba-iba ang kakayahan ng mga terminal, at marami sa mga ito ang nakatatanggap ng napakadireksiyonal na beam na nakatatanggi sa interference mula sa mga hindi gustong anggulo. Maaari ring ayusin muli ng tagapagtanggol ang pagruruta sa pamamagitan ng optical crosslink upang ilayo ang trapiko sa mga radio segment na pinagtatalunan.

Nagbibigay-kaalaman ang simulation ng China, ngunit nagbabala ang mga may-akda na paunang resulta pa lamang ang kanilang mga natuklasan. Nakabatay ang anumang modelo sa mga palagay tungkol sa lakas ng signal, dami ng mga terminal, at kilos ng tagapagtanggol. Kabilang sa aktuwal na kondisyon ng labanan ang lupain, panahon, mga mawawalang kagamitan, at mabilis na pag-angkop ng magkabilang panig. Habang lumalaki ang konstelasyon at nagbabago ang software nito, kailangan pang palakihin ng jammer ang puwersa nito para lamang makasabay.

Mahahalagang punto

• Ginamodelo ng mga mananaliksik sa China ang planong i-jam ang Starlink sa lugar na kasinlaki ng Taiwan.
• Ayon sa pag-aaral, posible lamang mapigilan ang serbisyo sa tulong ng napakalaking puwersa ng mga airborne jammer.
• Kakailanganin ang hindi bababa sa 935 magkakasabay na platform; tataas ito sa humigit-kumulang 2,000 kung gagamit ng mga emitter na mas mababa ang lakas.
• Pinahihirap ng mga gumagalaw na satellite ng Starlink, kakayahang magpalit ng dalas, at mga directional beam ang anumang plano sa jamming.
• Umaasa ang paraang ito sa mga drone, lobo, o sasakyang panghimpapawid upang makabuo ng harang na elektromagnetiko sa ibabaw ng isla.
• Malalaking hamon sa aktuwal na sigalot ang pagpapalawak ng puwersa, pananatiling gumagana sa ilalim ng pag-atake, at koordinasyon.
• Maaaring mabawasan ng Taiwan ang panganib sa pamamagitan ng pagpapalawak ng akses nito sa mga satellite, pagpapatibay ng mga terminal, at pagsasanay sa paglipat ng koneksiyon sa maraming network.
• Tinatalakay sa iba pang pag-aaral ng China ang mga konsepto ng pisikal na paggambala, bagaman teoretikal at lubhang nagpapalala ng sigalot ang mga ito.
• May mga hindi pa nalalaman, kabilang ang mga lihim na hakbang laban sa jamming at kung gaano kabilis makaaangkop ang magkabilang panig.