Кибер заплахи отвъд Земята: Осигуряване на производство в космоса

Нашето глобално общество е силно зависимо от космическите технологии. Повечето от нас са наясно, че космическото позициониране, времето и комуникационните системи са от решаващо значение за нашите транспортни дейности. Пиша тази статия за самолет, който използва GPS, за да маршрутизира полета ми безопасно около тежки метеорологични модели, идентифицирани от сателити. Ако завърша тази статия по време на полета, ще я кача за публикуване във Forbes чрез геосинхронен комуникационен сателит.

И все пак много хора биха се изненадали да научат това модерно фабриките също зависят от спътници. Системите за автоматизация на производството синхронизират операциите на множество роботи на техните производствени линии, използвайки сигналите за синхронизация, предоставени от GPS сателити. Всъщност GPS наистина е колекция от 24 (плюс резервни) орбитални атомни часовници, всеки от които непрекъснато излъчва данни за времето. Вашият Uber се ръководи от малки разлики във времевия сигнал, излъчван от четири или повече сателита, предизвикани от забавянето на сигнала спрямо вашата относителна позиция. Знаейки скоростта на светлината (299,792,458 XNUMX XNUMX m/s), телефонът ви изчислява разстоянията и локализира вашата позиция с проста тригонометрия... просто за смартфон така или иначе.

Съвременните автоматизирани производствени линии са не само с изящно време, те също са силно взаимосвързани, програмируеми от разстояние, наблюдавани и контролирани. Следователно кибер домейнът става все по-важен пространство за заплахи за производителите. Станциите и сървърите за компютърен дизайн са очевидни мишени за хакери, но всяка компрометирана дигитализирана производствена система може да доведе до ценни патентовани данни. Дори файловете от програмируемите машини за принтери могат да разкрият много за продуктите, които произвеждат. Загубата на тази информация може да компрометира интелектуалната собственост на производителя и неговите клиенти.

В аерокосмическата област много от произвежданите продукти са класифицирани или попадат в по-широката категория Контролирана некласифицирана информация (CUI) и се търсят активно от чужди противници. Осигуряването на промишлени роботи, водоструйни резачки и 3D принтери от спонсорирани от държавата кибер-нарушители е предизвикателна задача за фабричните ИТ отдели. Подсигуряването на програмните файлове и файловете с части за тези системи по време на тяхното предаване е също толкова важна задача което често се пренебрегва.

Уязвимостта е реална. Преди повече от десетилетие компютърен вирус с Windows, известен като Stuxnet, е проектиран да открие компютри, свързани с програмируеми логически контролни системи на Siemens S7, общ контролер на производствени машини. Ако изглежда, че контролерът работи с центрофуга за обогатяване на уран, файловете се прехвърлят и операциите на този производствен процес са леко изкривени. Stuxnet значително прекъсна иранското производство на ядрен материал. Въпреки че се смята, че Stuxnet е продукт на съвместни усилия на правителството на САЩ и Израел, трябва да предположим, че нашите противници активно използват подобни кибероръжия.

Отправяйки се обратно към космоса, нека разгледаме последиците от киберсигурността за производството на роботи в орбита. да, космически фабрики са реален, нововъзникващ домейн. Микрогравитационната среда позволява производството на продукти, които не можем да произвеждаме на Земята. Те включват невероятно перфектни кристали, уникални и супер чисти материали, революционни лекарства и дори био-отпечатани органи. Някои от тези продукти, като ултра-високопроизводителния фиброоптичен кабел, осигуряват достатъчно стойност, която ги прави в космоса – дори при днешните сравнително високи полетни разходи – обещава много здравословна печалба.

НАСА признава космическо производство като важна технология, която може да бъде от полза за собствените мисии на агенцията. Освен това е важен бизнес сектор, наред с космическия туризъм, в краткосрочното развитие на космическата икономика. Наскоро водех прегледа на бизнес моделите за космическия център на Джонсън Приложения за производство в космоса (InSPA) програма. Под InSPA, НАСА награден с осем производствените екипи имат възможност да летят своя производствен проект в космоса. НАСА и Национална лаборатория ISS ще осигури на тези стартиращи производствени предприятия необходимото пространство в стелажите и времето за астронавти за техните тестови пускания. Наградените ще получат и транспорта надолу, необходим за връщането на техните произведени продукти на Земята. Целта е да се даде на американските фирми опора в космоса, докато очакваме комерсиализацията на ниската околоземна орбита (LEO).

Няколко компании планират внедряване търговски орбитални космически станции през следващите няколко години. Техните модели на приходи често зависят от появата на жизнеспособно космическо производство. Както може да си представите, времето за астронавти е скъпо. НАСА цитира до $700,000 XNUMX на час. Въпреки че търговските операции ще намалят това с МНОГО, автоматизирането на космическите производствени системи е изискване, а не опция.

Най-доброто приложение за производство извън планетата е предоставянето самозадоволяване за космически съоръжения. Когато части и инструментите прекъсване на космическа станция, е много по-ефективно да се отпечатват заместители на място. Това намалява разходите, елиминира огромните закъснения при транспортиране и повишава устойчивостта. Неизправните части могат да се рециклират в нови нишки за 3D принтер и да се препечатат, като допълнително намаляват зависимостта от Земята за суровини. В Redwire Regolith Проектът предприе обещаващи стъпки към това чрез производство на 3D отпечатани структури с реголит, неорганична „мръсотия“ от лунната или марсианската повърхност. Космос на относителността, чиято 3D отпечатана ракета Terran е подготовка за стартиране в Кейп Канаверал, планира някой ден да отпечата цели ракети на Луната на Марс, като използва материали от местни източници. Основна сила на автоматизираното производство в космоса е способността да се предават проекти и актуализации от Земята, а не от материали. Това също е сериозен проблем за киберсигурността.

Сигурното прехвърляне на тези файлове и други комуникации са от решаващо значение, тъй като космическите системи са доказани мишени за кибератаки. Час преди да нахлуе в Украйна, Русия изстреля космическа кибератака в мрежата KA-SAT на Viasat, прекъсвайки връзката на потребителите в Украйна и другаде в Европа. Експоненциалното разпространение на малки спътници, които в момента се изстрелват в орбита, ще предложи нови повърхности за атака както на вражески държави, така и на недържавни участници.

Миналата година имах честта да работя като външен изпитващ за DPhil viva (докторска дисертация) на Джеймс Павур, стипендиант от Родос, изучаващ компютърни науки в Оксфорд. Работата на д-р Павур относно космическата киберсигурност разкри, че космическите комуникационни технологии са изключително уязвими на прихващане. Сателитните комуникационни протоколи дават приоритет на изстискването на най-добрата производителност от връзките с ниска честотна лента и са засегнати от латентност, закъснения, предизвикани от радиосигнали, преминаващи на големи разстояния, дори със скоростта на светлината. Тези фактори могат да направят традиционните технологии за сигурност, като VPN, непрактични и много космически комуникации са просто некриптирани. Д-р Павур и други са показали, че е възможно дори да се вмъкват нови данни в комуникационни потоци по потенциално злобни причини. Такава атака може да повреди продукта или самата производствена система. Може дори потенциално да саботира космическо превозно средство или местообитание и да постави космическите хора в опасност. Като се има предвид взаимозависимостта на съвременните системи, щетите, нанесени на който и да е космически актив, биха имали вълнообразен ефект, потенциално генерирайки тежки финансови загуби за фирми и лица, които напълно не осъзнават, че разчитат на уязвими космически системи.

Появяват се решения. В ролята си на гостуващ професор в Институт за наука и технологии за сигурност (ISST) в Imperial College London, срещнах базирана в Обединеното кралство стартираща компания, която се занимава с този проблем. DEFEND3D разработи протокол за защитено поточно предаване, който позволява сигурно цифрово попълване на данни за части до отдалечени места без необходимост от прехвърляне на файлове, елиминирайки риска за сигурността, свързан с предаването на пълния 2D или 3D актив. Това се постига чрез използване на непрекъснат, динамичен поток към голямо разнообразие от производствени устройства с честотна лента до 3kbps. Тази позволяваща технология може да осигури основите на сигурно дистанционно производство в извънземни условия и ще позволи бързо проектиране на прототипи, повторение и тестване на МКС, бъдещи търговски станции и лунната повърхност.

Бъдещето на производството в космоса е невероятно светло, но е необходима бдителност. Трябва да вградим киберсигурността в производството в космоса от самото начало, преди да преживеем „лош ден“, а не в реакция на такъв.