Naarmate de afhankelijkheid van satellietnavigatie toeneemt, wordt de luchtvaartindustrie geconfronteerd met toenemende risico's als gevolg van GPS-interferentie en spoofing. Of het nu gaat om vijandige troepen of technische storingen, inmenging bedreigt de commerciële en militaire vlucht. Ingenieurs racen om veerkrachtige alternatieven te ontwikkelen, en veelbelovende nieuwe technologieën vinden hun weg van het laboratorium naar de lucht.
Airbus werkt samen met SandboxAQ, een bedrijf uit Silicon Valley dat gespecialiseerd is in kunstmatige intelligentie en kwantumdetectie, om veldtesten uit te voeren met een nieuwe navigatiemethode. Hun samenwerking richt zich op kwantumsensoren, met name MagNav-systemen. Het compacte instrument leest kleine magnetische signalen van de aardkorst, waardoor het de positie van een vliegtuig kan bepalen, zelfs in het geval van een satellietstoring.
Het "Flying Laboratory" -testvliegtuig van Airbus-dochter Acubed, uitgerust met het MagNav-systeem, vloog meer dan 150 uur in de continentale Verenigde Staten. Het navigatiesysteem meet de unieke magnetische ‘vingerafdruk’ onder elk stuk terrein en gebruikt kunstmatige intelligentie aan boord om deze signalen te valideren met gedetailleerde magnetische kaarten. Het eindresultaat: positioneringsresultaten die op betrouwbare wijze voldoen aan de vluchtnauwkeurigheidsnormen van de Federal Aviation Administration (FAA) en deze soms zelfs overtreffen.
SandboxAQ CEO Jack Hidary vertelde de Wall Street Journal dat hoewel de technologie aanvullende tests en certificering zal vereisen voordat deze op grote schaal wordt toegepast, de eerste resultaten bemoedigend zijn en een keerpunt vertegenwoordigen.
"Het moeilijkste is om te bewijzen dat de technologie werkt", merkte Hidari op. "Voor zover wij weten is dit het eerste nieuwe absolute navigatiesysteem in de afgelopen 50 jaar."
Traditionele GPS is afhankelijk van signalen die worden verzonden door satellieten in een baan om de aarde – een systeem dat, hoewel robuust, steeds kwetsbaarder wordt voor interferentie. Spoofing-aanvallen zenden valse positiegegevens uit vanaf de grond om ontvangers in de lucht voor de gek te houden, terwijl jamming-aanvallen signalen overstemmen en navigatiesystemen lamleggen. Deze aanvallen waren ooit zeldzaam, maar vinden nu plaats in hotspots over de hele wereld, waarbij duizenden vluchten worden getroffen en een ernstige bedreiging vormen voor de burgerluchtvaart.
Kwantumdetectie biedt een fundamenteel andere aanpak. In tegenstelling tot GPS, dat digitale, hackbare gegevens verzendt, zijn kwantummagnetische sensoren ‘in wezen onaantastbaar en onvervalsbaar’. Alle metingen worden in het vliegtuig uitgevoerd en de gegevens zijn uitsluitend afkomstig van het natuurlijk voorkomende en onveranderlijke magnetische veld van de aarde.
Het systeem werkt door fotonen uit te zenden van een laser die op elektronen slaan, die de fotonen absorberen en opnieuw uitzenden tijdens ontspanning. De energiesignatuur die door dit proces wordt geproduceerd weerspiegelt de lokale magnetische veldsterkte - informatie die uniek is voor elke vierkante meter van het aardoppervlak. De kunstmatige intelligentie van MagNav interpreteert deze handtekening en vergelijkt deze met een referentiekaart, waardoor de ruwe kwantummetingen worden omgezet in bruikbare positiegegevens.
Tijdens recente vliegtests handhaafde MagNav consistent de positioneringsnauwkeurigheid binnen twee zeemijl. Nog indrukwekkender is dat de hogere nauwkeurigheid – in de meeste gevallen binnen 550 meter – over het algemeen beter presteert dan concurrerende traagheidssystemen zonder satellietondersteuning.
Het potentieel van kwantumdetectie reikt veel verder dan de luchtvaart. Naast het garanderen van de veiligheid in de navigatie, kunnen kwantumsensoren de nationale defensie ondersteunen door verborgen objecten zoals onderzeeërs of ondergrondse tunnels te detecteren, en de medische diagnostiek verbeteren door zwakke magnetische signalen van het hart of de hersenen te detecteren, zegt Joe Depa, Global Chief Innovation Officer van EY. Bovendien kan de implementatie van deze technologie niet binnen enkele jaren of zelfs decennia worden voltooid.
“We hebben het niet over twintig jaar”, zei Depa. “We hebben het over nu.”
