Ancaman Siber Melangkaui Bumi: Menjaga Pembuatan Dalam Angkasa

Masyarakat global kita sangat bergantung kepada teknologi berasaskan angkasa lepas. Kebanyakan daripada kita sedar bahawa kedudukan ruang, cuaca dan sistem komunikasi adalah penting untuk aktiviti pengangkutan kita. Saya menulis artikel ini pada pesawat yang menggunakan GPS untuk mengarahkan penerbangan saya dengan selamat di sekitar corak cuaca buruk yang telah dikenal pasti oleh satelit. Jika saya menyelesaikan artikel ini dalam penerbangan, saya akan memuat naiknya untuk diterbitkan di Forbes melalui satelit komunikasi geosynchronous.

Namun, ramai orang akan terkejut apabila mengetahui moden itu kilang juga bergantung kepada satelit. Sistem automasi pembuatan menyegerakkan operasi berbilang robot pada barisan pengeluaran mereka menggunakan isyarat pemasaan yang disediakan oleh Satelit GPS. Malah, GPS benar-benar koleksi 24 (tambah alat ganti) yang mengorbit jam atom, setiap satu terus menyiarkan data masa. Uber anda dipandu oleh perbezaan kecil dalam isyarat masa yang terpancar daripada empat atau lebih satelit, yang disebabkan oleh kelewatan isyarat ke kedudukan relatif anda. Mengetahui kelajuan cahaya (299,792,458 m/s) telefon anda mengira jarak dan mencari kedudukan anda dengan trigonometri ringkas … mudah untuk telefon pintar pula.

Barisan pembuatan automatik moden bukan sahaja mengikut masa yang sangat indah, ia juga sangat saling berkaitan, boleh diprogramkan dari jauh, dipantau dan dikawal. Akibatnya, domain siber menjadi semakin penting ruang ancaman untuk pengeluar. Stesen dan pelayan reka bentuk komputer adalah sasaran yang jelas untuk penggodam tetapi mana-mana sistem pembuatan digital yang terjejas mungkin menghasilkan data proprietari yang berharga. Malah fail daripada alat mesin boleh atur cara pencetak boleh mendedahkan banyak tentang produk yang mereka hasilkan. Kehilangan maklumat ini boleh menjejaskan harta intelek pengilang dan pelanggan mereka.

Dalam domain aeroangkasa banyak produk yang dihasilkan dikelaskan atau termasuk dalam kategori yang lebih luas Maklumat Tidak Terkelas Terkawal (CUI) dan dicari secara aktif oleh musuh asing. Mengamankan robot industri, pemotong waterjet dan pencetak 3D daripada penceroboh siber tajaan kerajaan ialah tugas yang mencabar bagi jabatan IT kilang. Mengamankan pengaturcaraan dan fail bahagian untuk sistem ini semasa penghantarannya adalah tugas yang sama pentingnya yang sering terlepas pandang.

Kelemahan itu nyata. Lebih sedekad yang lalu virus komputer Windows, yang dikenali sebagai Stuxnet, telah direka bentuk untuk mengesan komputer yang disambungkan kepada sistem kawalan logik boleh atur cara Siemens S7, pengawal mesin pembuatan biasa. Jika pengawal kelihatan mengendalikan emparan pengayaan uranium, fail dipindahkan dan operasi proses pembuatan itu menjadi miring secara halus. Stuxnet telah mengganggu pengeluaran bahan nuklear Iran dengan ketara. Walaupun Stuxnet secara umumnya diandaikan sebagai hasil usaha bersama kerajaan AS-Israel, kita harus menganggap musuh kita secara aktif menggunakan senjata siber yang serupa.

Kembali ke angkasa lepas, mari kita pertimbangkan implikasi keselamatan siber untuk pembuatan robot di orbit. ya, kilang berasaskan ruang angkasa adalah domain sebenar yang baru muncul. Persekitaran mikrograviti membolehkan pengeluaran produk yang tidak boleh kita buat di Bumi. Ini termasuk kristal yang luar biasa sempurna, bahan yang unik dan sangat tulen, ubat revolusioner, dan juga organ bercetak bio. Sesetengah produk ini, seperti kabel gentian optik berprestasi ultra tinggi, memberikan nilai yang mencukupi yang menjadikannya di angkasa lepas – walaupun pada kos penerbangan yang agak tinggi hari ini – menjanjikan keuntungan yang sangat sihat.

NASA mengiktiraf pembuatan angkasa lepas sebagai teknologi penting yang boleh memberi manfaat kepada misi agensi itu sendiri. Ia juga merupakan sektor perniagaan yang kritikal, bersama-sama dengan pelancongan angkasa, dalam pembangunan jangka pendek ekonomi angkasa. Baru-baru ini saya mengetuai semakan model perniagaan untuk Johnson Space Center Aplikasi Pengeluaran Dalam Ruang (InSPA) program. Di bawah InSPA, NASA dianugerahkan lapan pasukan pembuatan berpeluang untuk menerbangkan projek pembuatan mereka ke angkasa lepas. NASA dan Makmal Kebangsaan ISS akan menyediakan pemula pembuatan ini dengan ruang rak dan masa angkasawan yang diperlukan untuk menjalankan ujian mereka. Para penerima anugerah juga akan menerima pengangkutan turun yang diperlukan untuk memulangkan produk perkilangan mereka ke Bumi. Objektifnya adalah untuk memberi firma AS bertapak di angkasa sambil menunggu pengkomersilan Low Earth Orbit (LEO).

Beberapa syarikat sedang merancang untuk digunakan stesen angkasa orbit komersil dalam beberapa tahun akan datang. Model pendapatan mereka sering bergantung pada kemunculan pembuatan ruang yang berdaya maju. Seperti yang anda bayangkan, masa angkasawan adalah mahal. NASA memetik sehingga $700,000 sejam. Walaupun operasi komersil akan menurunkannya sebanyak LOT, mengautomasikan sistem pembuatan angkasa adalah satu keperluan, bukan pilihan.

Aplikasi muktamad untuk pembuatan luar planet adalah menyediakan kecukupan diri untuk kemudahan dalam ruang. Apabila bahagian dan alat rehat di stesen angkasa, jauh lebih cekap untuk mencetak penggantian di tapak. Ini mengurangkan kos, menghapuskan kelewatan pengangkutan yang besar, dan meningkatkan daya tahan. Bahagian yang gagal boleh dikitar semula menjadi filamen pencetak 3D baharu dan dicetak semula, seterusnya mengurangkan pergantungan pada Bumi untuk bahan mentah. The Redwire Regolith projek telah mengambil langkah yang menjanjikan ke arah ini dengan menghasilkan struktur bercetak 3D dengan regolit, "kotoran" bukan organik dari permukaan bulan atau Marikh. Ruang Relativiti, yang dicetak 3D roket Terran adalah bersiap sedia untuk pelancaran di Cape Canaveral, merancang suatu hari nanti untuk mencetak keseluruhan roket di Bulan di Marikh, menggunakan bahan sumber tempatan. Kekuatan utama pembuatan dalam ruang automatik ialah keupayaan untuk menghantar reka bentuk dan kemas kini daripada Bumi dan bukannya bahan. Ini juga merupakan kebimbangan keselamatan siber yang serius.

Pemindahan selamat bagi fail ini dan komunikasi lain adalah penting kerana sistem angkasa lepas telah terbukti menjadi sasaran serangan siber. Sejam sebelum ia menyerang Ukraine, Rusia melancarkan a serangan siber angkasa lepas pada rangkaian KA-SAT Viasat, memutuskan sambungan pengguna di Ukraine dan tempat lain di Eropah. Percambahan eksponen satelit kecil yang sedang dilancarkan ke orbit akan menawarkan permukaan serangan baharu kepada negara musuh dan aktor bukan negara.

Tahun lepas, saya mendapat penghormatan untuk berkhidmat sebagai pemeriksa luar untuk DPhil viva (disertasi PhD) James Pavur, seorang Sarjana Rhodes yang belajar sains komputer di Oxford. Kerja Dr Pavur mengenai keselamatan siber angkasa lepas mendedahkan bahawa teknologi komunikasi angkasa sangat terdedah kepada pemintasan. Protokol komunikasi satelit mengutamakan memerah prestasi terbaik daripada sambungan lebar jalur yang rendah dan dibelenggu oleh kependaman, kelewatan yang disebabkan oleh isyarat radio yang merentasi jarak bersaiz ruang, walaupun pada kelajuan cahaya. Faktor-faktor ini boleh menyebabkan teknologi keselamatan tradisional, seperti VPN, tidak praktikal dan banyak komunikasi ruang hanya tidak disulitkan. Dr. Pavur dan yang lain telah menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk memasukkan data baharu ke dalam aliran komunikasi atas sebab yang berpotensi jahat. Serangan sedemikian boleh merosakkan produk atau sistem pembuatan itu sendiri. Ia mungkin berpotensi mensabotaj kenderaan angkasa atau habitat dan menempatkan pelawat angkasa dengan cara yang membahayakan. Memandangkan saling kebergantungan sistem moden, kerosakan yang dikenakan ke atas mana-mana aset angkasa akan mempunyai kesan riak, yang berpotensi menjana kerugian kewangan yang besar bagi firma dan individu yang tidak menyedari pergantungan mereka pada sistem berasaskan ruang yang terdedah.

Penyelesaian sedang muncul. Dalam peranan saya sebagai profesor pelawat di Institut Sains dan Teknologi Keselamatan (ISST) di Imperial College London, saya menemui syarikat permulaan yang berpangkalan di UK yang menangani masalah ini. PERTAHANKAN3D telah membangunkan Protokol Pemindahan Penstriman Selamat yang membolehkan bekalan semula digital yang selamat bagi sebahagian data ke lokasi terpencil tanpa memerlukan pemindahan fail, menghapuskan risiko keselamatan yang berkaitan dengan penghantaran aset 2D atau 3D penuh. Ini dicapai dengan menggunakan aliran dinamik yang berterusan kepada pelbagai jenis peranti pembuatan dengan lebar jalur serendah 3kbps. Teknologi pemboleh ini boleh memberikan asas pembuatan jauh yang selamat dalam tetapan luar bumi, dan akan membolehkan prototaip reka bentuk pantas, lelaran dan ujian pada ISS, stesen komersial masa depan dan permukaan bulan.

Masa depan pembuatan dalam ruang adalah sangat cerah, tetapi kewaspadaan diperlukan. Kita mesti membina keselamatan siber ke dalam pembuatan dalam angkasa dari awal, sebelum kita mengalami "hari yang buruk", bukan sebagai tindak balas kepada satu.