美國王炸級新導航即將問世？只有核爆炸能干擾，會取代GPS嗎？-科學-漫步新聞-陪你看看

美國又一個王炸級的祕密武器，十年磨一劍的新導航系統MagNav，可能就要問世了。這種依靠地磁異常定位的系統，你可以把它想象成一個超級導航，極爲穩定，無處不在，要想幹擾它？別做夢了，除非有人引爆一顆核彈，這時候你要擔心的，可能就不只是導航問題了。

要想摧毀它？更不可能！因爲它根本就沒有衛星等硬件設施。而且它可以在室內，乃至水下、地下、地堡、海底使用，地面上也不受任何天氣影響，它還不發射任何信號，這意味着它幾乎就是完美的，讓其他導航系統，看起來都像是拿着紙質地圖，在叢林裏迷路的小學生。

MagNav來自麻省理工學院，開發它的初衷是想給GPS建一個備胎。

如果你是俄烏戰爭的忠實旁觀者，那你肯定記得2022年那段劇情轉折，烏克蘭人從美國那裏拿到了海馬斯多管火箭炮，開始用那些像是精確到毫米的高精度彈藥秀操作，戰場的風向標似乎開始指向烏克蘭。然而，劇情很快就加入了新的反轉：海馬斯依賴的GPS制導系統，被俄羅斯人找到了剋星，電子干擾進行得如火如荼，到了2023年的夏日炎炎，海馬斯的打擊效果已大不如前，烏克蘭的大反攻最終也偃旗息鼓。

俄羅斯隨即開啓了進攻模式，加大了導彈和無人機的攻勢，場面一度看起來像是要徹底翻盤了。但烏克蘭也不是喫素的，他們在全國範圍內部署了一套聽起來很有東歐神祕風情的電子戰系統——Pokrova，通過干擾和欺騙衛星導航系統，讓俄羅斯的導彈和無人機失魂落魄，像無頭的蒼蠅一樣，攻擊效果大打折扣。就這樣，戰場形勢又回到了那種你來我往，難分難解的膠着狀態。

你看出來沒有？所有這一切的關鍵和根本，就是雙方針對衛星導航系統的干擾和欺騙。目前地球上空遊蕩着4套全球性的衛星定位系統，包括美國的GPS，俄羅斯的格洛納斯，中國的北斗，還有歐洲的伽利略，這些系統的定位精度都很高，但也都有一個弱點，那就是衛星信號很弱，很容易受到天氣和人爲干擾，並且室內和水下也無法定位。最可怕的是，如果這些衛星被摧毀，人類可能就要回到原始社會。

這也正是美國空軍最擔心的，因爲他們所有的軍事活動都嚴重依賴GPS，飛機、無人機乃至海馬斯這樣的精確制導炮彈，一旦GPS受到影響和干擾，就可能導致任務的失敗，受到欺騙還可能帶來更大的損失。

比如一些開車靠近克里姆林宮的司機就經常抱怨，導航莫名其妙顯示他們是在莫斯科機場，搞得一臉懵逼。而黑海上的船隻也經常發現，他們被導航奇蹟般地告知，他們已經開上陸地好幾十公里了，而這一切的幕後黑手，正是俄羅斯的信號欺騙技術。

烏克蘭現在也是這樣，最近手機和汽車導航可能會發現，自己的位置竟然在數百公里之外，這也是電子戰系統Pokrova的傑作，好在這套系統只是在面臨威脅時才激活，平時不會受到什麼影響，反而可以提醒烏克蘭人，空襲要來了，趕快找地方躲。

這還只是干擾和欺騙，如果衛星遭到摧毀破壞，所有高精尖武器更是會瞬間變成瞎子，所有的軍事優勢都會化爲烏有。美國空軍對這種精確導航能力中的單點故障非常擔心，迫切需要建立一個新的導航系統來成爲GPS的備胎，因而在10年前就開始和麻省理工學院合作，開發利用地磁導航的MagNav系統。

很多朋友可能都知道，地球內部熱能推動固態內核和熔融外核相對運動因發電機效應而產生了地球磁場，而地殼和上地幔的物質組成和結構差異，可能導致地球磁場的扭曲，比如地殼厚化、拉伸、斷裂或擠壓，都會留下磁場變化的痕跡，岩石的化學或磁性變化也會使地球磁場產生局部改變，這些和原始地磁場不一樣的變化就叫做地磁異常。

也就是說你想象中的地球磁場是一條條從南極出發，跨越整個地球鑽進北極的磁力線，但實際磁力線上的每一個點都有所不同，目前科學家們已經通過多種手段，詳細測量繪製了全球各地的地磁異常圖。這就相當於讓地球上每一個點，都有了不同的“磁指紋”，比如磁場強度和方向的差異等。

MagNav的基本原理，就是利用放置在飛機、車輛中的磁力計，實時測出磁場數據，來和地磁異常圖比對，從而確定當前的具體位置。但這說起來簡單，做起來卻異常困難和複雜，因爲地球磁場非常微弱，我們談的是百萬分之一特斯拉量級，飛機、汽車本身電子設備等產生的磁場就會嚴重影響磁力計的測量效果，從而導致導航的巨大誤差。

麻省理工和美國空軍爲此在GitHub上搞了個磁導航信號增強挑戰賽，廣泛徵集技術方案，並最終取得突破，改進了麻省理工的神經網絡架構，利用機器學習來分離和消除飛機等載具產生的磁噪聲，獲得了較爲精確的定位。我在一個視頻上看到，麻省理工一位研究人員在筆記本上，幾分鐘就完成了機器訓練，獲得了102米的定位精度。

2020年在弗吉尼亞州路易莎上空的一次飛行測試中，研究人員將誤差精度降到了13米。

據估計，理想情況下MagNav的精度可以達到10米，這和海馬斯兩三米的精度，以及我們日常所用的民用導航精度，已經較爲接近了，這是不是意味着MagNav已經可以成爲GPS的備份了呢？

答案是否定的，目前MagNav還需要磁力計和電腦進行測量和計算，磁力計就有幾個手提箱大，而且在不同環境中，或使用較低質量的磁圖時，精確度也會有較大的差異。但既然已做到10米的精度，相信已經可以進行大規模的開發利用了，把MagNav設備縮小，甚至做成GPS那樣的模塊，可能也已經提上了議事日程，這意味着在不久的將來，MagNav導航就可能逐漸小型化。隨着地磁測量技術的進步和機器學習的不斷演化，MagNav也有可能會獲得越來越高的精度，從而成爲真正的GPS備胎，至於會不會轉正，現在預言可能還爲時過早。