Зарубежные СМИ опубликовали информацию о проекте «аэрокосмического зонда», который может быть использован для перехвата данных радиообмена различных летательных устройств, в том числе дронов. Сегодня мы рассмотрим техническую сторону этого проекта подробнее.

Шпионский зонд

Исследователи из проекта Critical Engineering описали строение зонда Deep Sweep в специальном документе — он состоит из шарообразного акрилового контейнера со специальным оборудованием, который поднимается на высоту с помощью заполненого гелием шара диаметром 2,4 метра.



Устройство также включает три антенны, «слушающие» частоты разных диапазонов, специальный радиософт, камера GoPro и GPS-модуль, различные сенсоры. Для интеграции всех составных частей используется плата Arduino, USB-хаб и миникомпьютер Intel Edison.

Зонд поднимается на заданную высоту в 24 километра и начинает перехватывать и записывать информацию радиообмена, которую исследователи анализируют после того, как подберут приземлившееся устройство.



Вид с камеры зонда с наложенной перехваченной информацией

Как заявляют сами исследователи, цель их проекта заключается в создании нового способа сбора данных о работе высокотехнологичных устройств, летающих над землей и часто принадлежащих государству — дронов, спутников и высотных самолетов-разведчиков.

По словам одного из исследователей Джулиана Оливера, все устройство стоит меньше $300, еще $200 уходит на шар и гелий для него.

Мы хотели создать недорогую платформу, которую каждый мог бы использовать для изучения высотных сигналов. Хорошо иметь интерфейс для чтения сигналов, которые передаются в небе над нами, это позволит понимать, что вообще происходит.

На данный момент команда осуществила два тестовых запуска Deep Sweep:



По достижении заданной высоты шар с гелием взрывается (предварительно расширившись почти в 10 раз относительно первоначального объёма), затем шарообразный контейнер выбрасывает парашют и начинает снижаться. В зонд встроена SIM-карта и после приземления он отправляет своим создателям SMS-сообщение с информацией о местоположении.



В ходе тестов не все проходит идеально — при одном из запусков с территории Германии устройство приземлилось в Польше. При этом его батареи не хватило на весь полет, в результате чего были потеряны собранные данные. В другой раз зонд потерял сигнал сотовой сети и «поймал» его только на следующее утро, однако, в целом, полет был признан успешным.

Собранные в ходе второго запуска данные доступны здесь, а здесь доступна их визуализация.



Исследователи планируют создать целое движение энтузиастов, которые бы занимались сбором такой информации. В ближайшее время они создадут инструкции, стандартизирующие публикацию собранных с помощью зондов данных.

По словам Оливера, они надеются перехватывать сеансы связи между спецслужбами и использующимися ими летающими устройствами, которые могут заниматься шпионажем. Исследователь говорит, что подобные переговоры вне всяких сомнений должны быть зашифрованы, так что простой перехват данных не позволит понять суть коммуникаций. Однако, как минимум, это позволит обнаруживать такие устройства и, возможно, в будущем научиться различать их типы.

Не все так просто

Несмотря на энтузиазм исследователей, им придется столкнуться с большим количеством трудноразрешимых проблем. Эксперт Positive Technologies Павел Новиков несколько лет назад работал над проектом по запуску в стратосферу зондов для съёмки фото и видео. Ниже его рассказ о сложностях, с которыми сопряжена реализация подобного проекта.

В России запуск зондов в стратосферу требует согласований, поскольку это может повлечь помехи для самолетов. Купить в свободном доступе метеошары, используемые метеостанциями также невозможно. На eBay продаются просроченные версии, которые с высокой долей вероятности могут не взлететь до нужной высоты. Осуществить запуск с площадок метеостанций также не удалось — метеорологи отказались дать на это разрешение.

Кроме того существуют и другие технические проблемы — до высоты 30-40 км шар летит около двух часов, а затем с парашютом снижается еще столько же. За 4-5 часов полета зонд может улететь на 30-200 км от точки запуска в зависимости от ветра — на высоте он может дуть в любую сторону, так что предугадать направление полета невозможно. На земле достаточное количество охраняемых и просто частных объектов, при приземлении на которые зонд владельцам никто не вернет.

Также температура в стратосфере может достигать -70, а влажность при пролете облаков — 100%, что негативно сказывается на работе электроники и аккумуляторов. На высоте выше 10 км может не работать GPS, подобрать приемник, который будет это делать, можно только опытным путем.

На высоте также «не ловится» сотовая связь. Поэтому, временное окно, в которое GSM-приемник должен найти сеть и успеть отправить свое местоположение, слишком мало — примерно в промежуток с высоты 500 метров до 50 метро, затем велик риск потерять сеть, к примеру, упав в лесу.

Также при бюджете в $300, вероятнее всего был использован набор из трех SDR RTL2832, каждая из которых позволяет захватывать спектр шириной 3 МГц (итого 9 МГц). Для сравнения, канал 3G имеет ширину в 5 МГц, LTE: 1,4 -20 МГц, одного канала ТВ от 5-14 МГц. При использовании более «серьезных» SDR потребуется использование процессоров Core i7 с накопителем в несколько терабайт с соответствующим аккумулятором. Однако зонд не сможет поднять больше пары килограмм.

Спутники летают на высоте минимум 200 км, геостационарные — на высоте свыше 35 000 км, приближение к ним на 30 км никакого преимущества в приеме не может дать в принципе.

Также спутники используют частоты от нескольких гигагерц, а чаще десятки гигагерц, в связи с особенностями атмосферы (мегагерцовые сигналы атмосфера отражает, либо поглощает, при этом для гигагерцовых сигналов она практически прозрачна). Таким образом, такие SDR не могут поймать данные передаваемые спутниками, кроме GPS сигналов (диапазоны 1,57 и 1,2 ГГц).

Если предположить использование шпионских беспилотников, то они обычно управляются и передают данные направленными антеннами, и попасть в луч сигнала этот зонд вряд ли когда-либо сможет.
Но и это не все проблемы, многие радиосистемы используют FHSS (постоянную смену несущей частоты) для повышения помехоустойчивости, на записанном куске спектра такую передачу различить крайне сложно.

Существуют серьезные сомнения в том, что авторам проекта удастся сделать его массовым, повторяем и добиться каких-либо реальных результатов. Вкратце, главные сложности:

• Подобные запуски требуют сложных согласований;
• Они крайне рискованны (вероятность потерять зонд очень велика);
• И затратны — ресурсы (в том числе временные) на поиск приземлившегося зонда могут превысить его стоимость;
• Существуют обоснованные сомнения в реальности решения поставленной задачи с технической точки зрения.