Кіберзагрози за межами Землі: забезпечення виробництва в космосі

Наше глобальне суспільство сильно залежить від космічних технологій. Більшість із нас усвідомлює, що космічні системи, погода та системи зв’язку мають вирішальне значення для нашої транспортної діяльності. Я пишу цю статтю про літак, який використовує GPS для безпечного маршруту мого польоту навколо суворих погодних умов, які були ідентифіковані супутниками. Якщо я закінчу цю статтю в польоті, я завантажу її для публікації у Forbes через геосинхронний супутник зв’язку.

Тим не менш, багато людей були б здивовані, дізнавшись, що це сучасно фабрики також залежать від супутників. Системи автоматизації виробництва синхронізують роботу кількох роботів на їхніх виробничих лініях, використовуючи сигнали часу, що надаються GPS супутники. Насправді GPS – це набір з 24 (плюс запасних) атомних годин, кожен з яких постійно передає дані про час. Ваш Uber керується невеликими відмінностями в часовому сигналі, що виходить від чотирьох або більше супутників, викликаними затримкою сигналу щодо вашого відносного положення. Знаючи швидкість світла (299,792,458 XNUMX XNUMX м/с), ваш телефон обчислює відстань і визначає ваше місце розташування за допомогою простої тригонометрії… все одно просто для смартфона.

Сучасні автоматизовані виробничі лінії не тільки точно синхронізовані, вони також дуже пов’язані між собою, віддалено програмуються, контролюються та керуються. Отже, кібердомен стає все більш важливим простір загроз для виробників. Станції та сервери комп’ютерного дизайну є очевидною мішенню для хакерів, але будь-яка скомпрометована цифрова виробнича система може дати цінні власні дані. Навіть файли з програмованих верстатів принтерів можуть розповісти багато про продукти, які вони виробляють. Втрата цієї інформації може поставити під загрозу інтелектуальну власність виробника та його клієнтів.

В аерокосмічній сфері багато продуктів, що виробляються, класифікуються або потрапляють до більш широкої категорії Контрольована несекретна інформація (CUI) і активно розшукуються іноземними супротивниками. Захист промислових роботів, гідроабразивних різаків і 3D-принтерів від спонсорованих державою кібер-зловмисників є складним завданням для заводських ІТ-відділів. Не менш важливим завданням є захист програмування та файлів частин для цих систем під час їх передачі що часто залишають поза увагою.

Уразливість реальна. Більше десяти років тому комп’ютерний вірус Windows, відомий як Stuxnet, був розроблений для виявлення комп'ютерів, підключених до програмованих логічних систем керування Siemens S7, загального контролера виробничої машини. Якщо здавалося, що контролер керує центрифугою для збагачення урану, файли передавалися, і операції цього виробничого процесу були незначно перекручені. Stuxnet суттєво перервав виробництво Іраном ядерного матеріалу. Незважаючи на те, що Stuxnet загалом вважається продуктом спільних урядових зусиль США та Ізраїлю, ми повинні припустити, що наші супротивники активно використовують подібну кіберзброю.

Повертаючись у космос, давайте розглянемо наслідки кібербезпеки для виробництва роботів на орбіті. так, космічні фабрики є реальним доменом, що розвивається. Середовище мікрогравітації дозволяє виробляти продукти, які ми не можемо зробити на Землі. Сюди входять дивовижно досконалі кристали, унікальні та надчисті матеріали, революційні ліки і навіть органи з біодруком. Деякі з цих продуктів, як-от надвисокопродуктивний волоконно-оптичний кабель, забезпечують достатню цінність, щоб використання їх у космосі – навіть при сьогоднішніх відносно високих витратах на політ – обіцяло дуже здоровий прибуток.

НАСА визнає космічного виробництва як важлива технологія, яка може принести користь власним завданням агентства. Це також важливий бізнес-сектор, поряд з космічним туризмом, для найближчого розвитку космічної економіки. Нещодавно я керував оглядом бізнес-моделей Космічного центру Джонсона Додатки для виробництва в космосі (InSPA) програма. Під InSPA, NASA нагороджено вісімкою виробничі команди мають можливість відправити свій виробничий проект у космос. НАСА і Національна лабораторія МКС надасть цим виробничим стартапам необхідний простір для стелажів і час астронавтів для їх тестових запусків. Лауреати також отримають транспорт, необхідний для повернення виробленої продукції на Землю. Мета полягає в тому, щоб дати американським фірмам плацдарм у космосі, оскільки ми очікуємо комерціалізації низької орбіти Землі (LEO).

Кілька компаній планують розгорнути комерційні орбітальні космічні станції протягом наступних кількох років. Їхні моделі доходу часто залежать від появи життєздатного космічного виробництва. Як ви можете собі уявити, час астронавтів коштує дорого. NASA оцінює до 700,000 XNUMX доларів на годину. Хоча комерційні операції значно знизять цей показник, автоматизація систем космічного виробництва є вимогою, а не варіантом.

Остаточне застосування для виробництва за межами планети - це забезпечення самодостатність для об'єктів у космосі. Коли частини і інструменти на космічній станції, набагато ефективніше друкувати замінники на місці. Це знижує витрати, усуває величезні затримки при транспортуванні та підвищує стійкість. Вийшли з ладу деталі можна переробити в нові нитки для 3D-принтерів і роздрукувати, що ще більше зменшить залежність від Землі щодо сировини. The Redwire Regolith Проект зробив багатообіцяючі кроки до цього, створивши 3D-друковані конструкції з реголітом, неорганічним «брудом» з місячної або марсіанської поверхні. Простір відносності, чия 3D-друкована ракета Terran підготовка до запуску на мисі Канаверал планує колись надрукувати цілі ракети на Місяці на Марсі, використовуючи матеріали місцевого походження. Основною перевагою автоматизованого космічного виробництва є здатність передавати проекти та оновлення із Землі, а не з матеріалів. Це також серйозна проблема кібербезпеки.

Безпечна передача цих файлів та інших комунікацій має вирішальне значення, оскільки космічні системи виявилися мішенню для кібератак. За годину до вторгнення в Україну Росія запустила космічна кібератака у мережі Viasat KA-SAT, відключаючи користувачів в Україні та інших країнах Європи. Експоненціальне поширення малих супутників, які зараз виводяться на орбіту, запропонує нові поверхні для атаки як для ворожих держав, так і для недержавних акторів.

Минулого року я мав честь служити зовнішнім екзаменатором для DPhil viva (докторської дисертації) Джеймса Павура, стипендіата Родса, який вивчає інформатику в Оксфорді. Робота доктора Павура з космічної кібербезпеки виявлено, що технології космічного зв'язку надзвичайно вразливі до перехоплення. Протоколи супутникового зв’язку надають перевагу досягненню найкращої продуктивності із з’єднань з низькою пропускною здатністю та страждають від затримок, затримок, викликаних радіосигналами, які долають космічні відстані, навіть зі швидкістю світла. Ці фактори можуть зробити традиційні технології безпеки, як-от VPN, непрактичними, а багато простору комунікацій просто не зашифровані. Д-р Павур та інші показали, що можна навіть вставляти нові дані в комунікаційні потоки з потенційно небезпечних причин. Така атака може пошкодити продукт або саму виробничу систему. Це може навіть потенційно саботувати космічний апарат або середовище проживання та поставити космічних людей у ​​небезпеку. Враховуючи взаємозалежність сучасних систем, шкода, завдана будь-якому космічному об’єкту, матиме хвилюючу дію, що потенційно може призвести до великих фінансових втрат для компаній та окремих осіб, які зовсім не знають про свою залежність від вразливих космічних систем.

З'являються рішення. У моїй ролі запрошеного професора в Інститут науки і техніки безпеки (ISST) в Імперському коледжі Лондона я зіткнувся з британським стартапом, який вирішував цю проблему. DEFEND3D розробив протокол безпечної потокової передачі, який забезпечує безпечне цифрове поповнення даних частин до віддалених місць без необхідності передачі файлів, усуваючи ризик безпеки, пов'язаний з передачею повного 2D або 3D-активу. Це досягається за допомогою безперервного динамічного потоку на широкий спектр виробничих пристроїв із пропускною здатністю всього 3 кбіт/с. Ця активна технологія може стати основою безпечного віддаленого виробництва в позаземних умовах, а також дозволить швидко створювати прототип, повторювати та тестувати на МКС, майбутніх комерційних станціях і на поверхні Місяця.

Майбутнє космічного виробництва неймовірно яскраве, але потрібна пильність. Ми повинні вбудувати кібербезпеку у виробництво в космосі з самого початку, до того, як ми переживемо «поганий день», а не як реакція на нього.