Jammertest: Norwegen dreht die Störsender auf
Jedes Jahr im September wird der Luftraum über der arktischen Insel Andøya in Norwegen eine Woche lang zu einem der am stärksten angegriffenen der Welt. Der Grund: Ein sogenannter Jammertest. Vom kleinen Dorf Bleik aus, auf 69 Grad nördlicher Breite, starten norwegische Behörden Hunderte von Jamming- und Spoofing-Angriffen. Die Teilnehmenden können ihre Technologien so unter realistischen Bedingungen testen, Schwachstellen aufdecken und letztlich robustere Lösungen für Positionsbestimmung, Navigation und Zeitgebung (Positioning, Navigation and Timing, PNT) entwickeln.
Wir verlassen uns inzwischen blind auf digitale Karten. Doch Karten können falsch sein, wenn unbeabsichtigte oder gezielte Störungen verhindern, dass ein Empfänger verlässliche Satellitensignale empfängt.
Bei gezielten Störungen unterscheidet man mehrere Arten:
- Jamming: Ein starkes Signal überflutet den Empfänger und übertönt das eigentliche Satellitensignal. Der Empfänger kann keine Position mehr berechnen, der blaue Punkt auf der Karte wird grau und verschwindet.
- Spoofing: Der blaue Punkt ist noch da, aber an der falschen Stelle. Gefälschte Signale bringen den Empfänger dazu, einen falschen Standort zu berechnen.
- Meaconing: Signale echter Satelliten werden abgefangen und an einem nahegelegenen Ort erneut ausgestrahlt. Zeit oder Ort, die der Empfänger anzeigt, stimmen dann nicht.
Beim Jammertest lassen sich einfache Empfänger ständig in die Irre führen: Der blaue Punkt in der Karten-App verschwindet plötzlich und taucht mitten in einem See oder draußen auf dem Meer wieder auf. Eine Sport-App zeichnet endlose Kreise in unmöglichem Gehtempo auf. Smartwatches scheinen sogar durch die Zeit zu reisen.
Satellitennavigation hilft aber nicht nur dabei, den Weg zur Bushaltestelle zu finden oder das Marathontraining zu überwachen. Dieselbe Technologie ist die Grundlage für kritische Infrastrukturen und wichtige Dienste für zivile wie staatliche Nutzer*innen, etwa in der Luftfahrt, im Finanzwesen, bei Stromnetzen und im Rettungswesen. Fällt dort ein verlässliches Signal aus, kann das ernste Folgen haben, die weit über einen verrutschten blauen Punkt hinausgehen.
Deshalb bringen Teilnehmende aus Institutionen und Industrie ihre innovativen Technologien zum Jammertest, um herauszufinden, was Empfänger wirksam vor solchen Angriffen schützt und was nicht.
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist seit 2023 regelmäßig dabei. Als Architektin der europäischen Satellitennavigationssysteme arbeitet sie kontinuierlich daran, deren Widerstandsfähigkeit zu stärken. „Der Jammertest ist zu einer wichtigen Ergänzung unserer Tests am ESA-Zentrum ESTEC und im Feld geworden. Wir können damit eine Art Labor auf Rädern mitnehmen und Innovationen in einer realen Umgebung testen, unter Bedingungen, die sich in Testeinrichtungen nie vollständig nachbilden lassen“, erklärt Jörg Hahn, Head of Engineering für Galileo bei der ESA.
In diesem Jahr hatte die ESA ihr bisher umfangreichstes Testprogramm im Gepäck. Von neuen verschlüsselten Signalen bis hin zu ausgeklügelten Antennen: Das Team testete Technologien für eine ganze Reihe von ESA-Navigationsprogrammen.
Galileo: Erste zivile authentifizierte Positionsbestimmung mit dem Signal Authentication Service
Am Nachmittag des 16. September sendeten fünf operative Galileo-Satelliten über Europa zwei Stunden lang testweise ein neues verschlüsseltes Signal. Am Boden beim Jammertest konnten Empfänger mithilfe dieser Signale ihren Standort erfolgreich bestimmen. Damit gelang die erste Positionsbestimmung unter realen Bedingungen mit dem künftigen Signal Authentication Service (SAS) von Galileo.
SAS, zu dem auch die bereits verfügbare Open Service Navigation Message Authentication (OSNMA) gehört, wird es Empfängern ermöglichen, eine Vielzahl von Spoofing-Angriffen zu erkennen und abzuwehren.
Möglich wurde dieser Erfolg durch die enge Zusammenarbeit der Partner im Galileo-Programm: der ESA, der Europäischen Kommission und ihrer Gemeinsamen Forschungsstelle sowie der Agentur der Europäischen Union für das Weltraumprogramm (EUSPA). Mehr über diesen Meilenstein erfahren Sie hier.
Empfänger verfolgen Celeste-Signale
Bereits im April hatten Ingenieur*innen im Navigationslabor der ESA die ersten Signale der beiden Celeste-Demonstrationssatelliten aufgefangen. Seitdem testen sie sämtliche Fähigkeiten der Satelliten und bestätigen dabei, welches Potenzial Satelliten im niedrigen Erdorbit für robuste Navigationslösungen haben.
Während des Jammertests überflogen beide Satelliten Andøya. Das bot die einmalige Gelegenheit, ihre Signale unter realistischen Bedingungen zu verfolgen.
Die Celeste-Signale kamen laut und deutlich an. Erste Ergebnisse zeigen, dass Empfänger am Boden sie auch unter Störbedingungen erfassen konnten.
Die gesammelten Daten werden nun im Navigationslabor am ESTEC weiter ausgewertet.
Horizon-Europe-Monitoringstationen für EGNOS
Auch das EGNOS-Team stellte dem ESA-Team Ausrüstung für Tests zur Verfügung: zwei Prototypen von Monitoringstationen, die das System flexibler und robuster machen sollen.
Die im Rahmen des Programms Horizon Europe entwickelten Stationen hatten ihre ersten Feldtests beim Jammertest im vergangenen Jahr absolviert. Aufbauend auf den dabei gewonnenen Erkenntnissen kehrten weiterentwickelte Versionen der Empfänger in diesem Jahr für weitere Tests nach Bleik zurück.
Ziel ist, dass diese Stationen für die nächste Generation von EGNOS-Empfängern in Betrieb gehen und für sicherheitskritische Anwendungen (Safety of Life) zur Verfügung stehen.
NAVISP: Innovationsmotor für das gesamte PNT-Ökosystem
Zahlreiche NAVISP-Partner nahmen am Jammertest teil, mindestens drei davon mit Tests im Rahmen ihrer NAVISP-Projekte:
- NetInsight testete seinen brandneuen Zyntai TimeNode Access, ein Gerät, das präzise Zeitdienste für 5G und Medien, aber auch für Betreiber kritischer Infrastrukturen bereitstellt.
- Dimetor sammelte Daten für seine Lösung NAVSentry, die bestehende Telekommunikationsinfrastruktur nutzen soll, um Spoofing und Jamming zu erkennen.
- Testnor, die Organisatorin des Jammertests, zeichnete Daten für ihren Playback-Service auf.
Weitere Akteure aus dem NAVISP-Ökosystem, die beim Jammertest vor Ort waren: ANavS, das Finnish Geospatial Research Institute, Fugro Norway, Indra Space, Kongsberg Discovery, Leonardo, NTNU, Oscilloquartz, Septentrio, Space Norway, Syntony GNSS, Thales Alenia Space Italia, u-blox und Xona Space Systems UK.
Die Feldkampagne ist zwar abgeschlossen, die Arbeit aber noch lange nicht. Die ESA-Teams müssen Dutzende Terabyte an Daten nachbearbeiten. Die Ergebnisse dieser Testwoche fließen das ganze Jahr über als Lessons Learned in die Programme ein, um die europäischen Satellitennavigationssysteme und -technologien weiter zu stärken.
