地球を超えたサイバー脅威：宇宙での製造の確保

私たちの地球社会は宇宙技術に大きく依存しています。 私たちのほとんどは、宇宙測位、気象、通信システムが私たちの輸送活動にとって重要であることを認識しています。 私は、衛星によって特定された厳しい気象パターンを避けて安全に飛行するために GPS を使用している飛行機でこの記事を書いています。 機内でこの記事を書き上げたら、静止通信衛星経由でフォーブス誌に掲載するためにアップロードする予定です。

それでも、現代のことを知れば多くの人は驚くでしょう。 工場も衛星に依存している。 製造自動化システムは、システムから提供されるタイミング信号を使用して、生産ライン上の複数のロボットの動作を同期させます。 GPS衛星。 実際、GPS は実際には 24 個 (および予備) の原子時計の集合体であり、それぞれが継続的に時刻データをブロードキャストして周回しています。 Uber は、299,792,458 つ以上の衛星から発信される時間信号のわずかな違いによって誘導されます。これは、相対位置に対する信号の遅延によって引き起こされます。 光の速度 (XNUMX m/s) を知ることで、スマートフォンは距離を計算し、単純な三角法で位置を特定します。スマートフォンとしてはとにかくシンプルです。

最新の自動製造ラインは、タイミングが絶妙であるだけでなく、高度に相互接続されており、リモートでプログラム、監視、制御することができます。 その結果、サイバードメインの重要性はますます高まっています。 メーカーにとっての脅威スペース。 コンピューター設計ステーションとサーバーは明らかにハッカーの標的ですが、デジタル化された製造システムが侵害されると、貴重な独自データが得られる可能性があります。 プリンターのプログラム可能な工作機械からのファイルであっても、製造されている製品について多くのことが明らかになることがあります。 この情報が失われると、製造業者とその顧客の知的財産が侵害される可能性があります。

航空宇宙分野では、生産されている製品の多くが、より広いカテゴリーに分類されるか、分類されます。 管理された未機密情報 (CUI) であり、外国の敵対者によって積極的に捜索されています。 産業用ロボット、ウォータージェット カッター、3D プリンターを国家支援のサイバー侵入者から守ることは、工場の IT 部門にとって困難な課題です。 これらのシステムのプログラミングとパーツ ファイルを送信中に保護することも同様に重要なタスクです それはしばしば見落とされます。

脆弱性は現実のものです。 XNUMX 年以上前、Windows コンピュータ ウイルスとして知られる、 Stuxnetはは、一般的な製造機械のコントローラーであるシーメンス S7 プログラマブル ロジック コントロール システムに接続されたコンピューターを検出するように設計されました。 コントローラーがウラン濃縮遠心分離機を操作しているように見えた場合、ファイルが転送され、その製造プロセスの操作が微妙に狂いました。 スタックスネットはイランの核物質生産を大幅に妨害した。 Stuxnet は米国とイスラエル政府の共同努力の成果であると広く考えられていますが、敵対者が同様のサイバー兵器を積極的に使用していると想定する必要があります。

宇宙に戻って、軌道上でロボットを製造する場合のサイバーセキュリティへの影響を考えてみましょう。 はい、 宇宙ベースの工場 は現実の新興ドメインです。 微小重力環境では、地球上では作れない製品の生産が可能になります。 これらには、驚くほど完璧なクリスタル、ユニークで超高純度の素材、革新的な医薬品、さらにはバイオプリントされた臓器が含まれます。 超高性能光ファイバーケーブルなど、これらの製品の中には十分な価値があり、たとえ今日の比較的高い飛行コストであっても、それらを宇宙に打ち上げることで非常に健全な利益が約束される。

NASAが認める 宇宙製造 政府機関自身の使命に利益をもたらす重要なテクノロジーとして。 また、宇宙経済の短期的な発展において、宇宙観光と並んで重要なビジネス分野でもあります。 私は最近、ジョンソン宇宙センターのビジネスモデルのレビューを主導しています。 宇宙生産アプリケーション (InSPA) プログラム。 NASA の InSPA のもとで XNUMX個を受賞 製造チームは製造プロジェクトを宇宙に飛ばす機会を得ることができます。 NASAと ISS国立研究所 これらの製造業の新興企業に、試験運用に必要なラックスペースと宇宙飛行士の時間を提供します。 受賞者は、製造した製品を地球に戻すために必要なダウンマス輸送も受け取ることになります。 目的は、地球低軌道（LEO）の商業化を待つ間、米国企業に宇宙への足がかりを与えることだ。

数社が導入を計画中 商業軌道宇宙ステーション 今後数年以内に。 彼らの収益モデルは、多くの場合、実行可能な宇宙製造の出現に依存しています。 ご想像のとおり、宇宙飛行士の時間は高価です。 NASAは700,000時間当たり最大XNUMX万ドルと見積もっている。 商業運転によりこの値は大幅に低下しますが、宇宙製造システムの自動化はオプションではなく必須です。

地球外製造の究極のアプリケーションは、 自給自足 宇宙施設向け。 パーツや 豊富なツール群 宇宙ステーションで壊れた場合は、現地で代替品を印刷する方がはるかに効率的です。 これによりコストが削減され、輸送の大幅な遅延が解消され、回復力が向上します。 故障した部品は、新しい 3D プリンターのフィラメントにリサイクルして再印刷することができるため、原材料の地球への依存をさらに減らすことができます。 の レッドワイヤーレゴリス このプロジェクトは、月または火星の表面からの無機「土」であるレゴリスを使用して 3D プリント構造を作成することで、これに向けて有望な一歩を踏み出しました。 相対性空間、その 3D プリントされたテラン ロケットは 打ち上げの準備中 ケープカナベラルでは、地元で調達した材料を使用して、いつか火星の月にあるロケット全体を印刷することを計画しています。 宇宙内での自動製造の主な強みは、材料ではなく地球から設計と更新情報を送信できることです。 これはサイバーセキュリティ上の重大な懸念事項でもあります。

宇宙システムはサイバー攻撃の標的であることが証明されているため、これらのファイルやその他の通信を安全に転送することが重要です。 ウクライナ侵攻のXNUMX時間前、ロシアは攻撃を開始した。 宇宙サイバー攻撃 Viasat の KA-SAT ネットワーク上で、ウクライナやヨーロッパのその他の地域のユーザーの接続を切断しています。 現在軌道上に打ち上げられている小型衛星の指数関数的な増殖は、敵国と非国家主体に同様に新たな攻撃面を提供することになる。

昨年、私は光栄にも、オックスフォード大学でコンピュータ サイエンスを研究しているローズ奨学生、James Pavur 氏の DPhil viva (博士論文) の外部審査員を務めることができました。 パヴール博士の作品 宇宙サイバーセキュリティに関する研究では、宇宙通信技術が傍受に対して著しく脆弱であることが明らかになりました。 衛星通信プロトコルは、低帯域幅接続から最高のパフォーマンスを絞り出すことを優先しており、たとえ光の速度であっても、宇宙サイズの距離を通過する無線信号によって引き起こされる遅延であるレイテンシーに悩まされます。 これらの要因により、VPN などの従来のセキュリティ テクノロジが非実用的になる可能性があり、多くの宇宙通信は暗号化されていません。 パヴール博士らは、潜在的に悪質な理由で通信ストリームに新しいデータを挿入する可能性さえあることを示しました。 このような攻撃は、製品または製造システム自体に損害を与える可能性があります。 宇宙船や居住地を妨害し、宇宙飛行者に危害を加える可能性さえあります。 現代のシステムの相互依存性を考慮すると、宇宙資産に与えられた損害は波及効果をもたらし、脆弱な宇宙ベースのシステムへの依存に全く気づいていない企業や個人に多大な経済的損失をもたらす可能性があります。

解決策も見えてきています。 客員教授としての私の役割では、 セキュリティ科学技術研究所 インペリアル カレッジ ロンドン (ISST) で、私はこの問題に取り組んでいる英国を拠点とするスタートアップ企業に出会いました。 ディフェンス3D は、ファイル転送を必要とせずに遠隔地への部品データの安全なデジタル再供給を可能にし、完全な 2D または 3D アセットの送信に伴うセキュリティ リスクを排除する、セキュア ストリーミング転送プロトコルを開発しました。 これは、3kbps という低い帯域幅でさまざまな製造デバイスへの連続した動的ストリームを使用することによって実現されます。 この実現技術は、地球外環境における安全な遠隔製造の基盤を提供する可能性があり、ISS、将来の商用ステーション、および月面での迅速な設計のプロトタイピング、反復、およびテストを可能にします。

宇宙内製造の未来は信じられないほど明るいですが、警戒が必要です。 私たちは、「悪い日」に反応するのではなく、「悪い日」に見舞われる前に、最初から宇宙内の製造にサイバーセキュリティを組み込む必要があります。