تهدیدات سایبری فراتر از زمین: ایمن سازی تولید در فضا

جامعه جهانی ما به شدت به فناوری های فضایی وابسته است. بسیاری از ما می دانیم که موقعیت یابی فضا، آب و هوا و سیستم های ارتباطی برای فعالیت های حمل و نقل ما حیاتی هستند. من این مقاله را در هواپیمایی می نویسم که از GPS برای مسیریابی ایمن پرواز من در اطراف الگوهای آب و هوایی شدید که توسط ماهواره ها شناسایی شده اند استفاده می کند. اگر این مقاله را در حین پرواز به پایان برسانم، آن را برای انتشار در فوربس از طریق یک ماهواره ارتباطی ژئوسنکرون آپلود خواهم کرد.

با این حال، بسیاری از مردم از یادگیری این مدرن شگفت زده خواهند شد کارخانه ها نیز به ماهواره ها وابسته هستند. سیستم های اتوماسیون تولید، عملیات چندین ربات را در خطوط تولیدشان با استفاده از سیگنال های زمان بندی ارائه شده توسط ماهواره های GPS. در واقع، GPS در واقع مجموعه‌ای از ۲۴ ساعت اتمی (به‌علاوه یدکی) است که به دور ساعت‌های اتمی در حال چرخش هستند که هر کدام به طور مداوم داده‌های زمان را پخش می‌کنند. Uber شما توسط تفاوت‌های کوچک در سیگنال زمانی که از چهار یا چند ماهواره منتشر می‌شود، هدایت می‌شود، که ناشی از تاخیر سیگنال در موقعیت نسبی شماست. با دانستن سرعت نور (24 متر بر ثانیه) تلفن شما فواصل را محاسبه می کند و موقعیت شما را با مثلثات ساده ... به هر حال برای یک گوشی هوشمند ساده است.

خطوط تولید خودکار مدرن نه تنها زمانبندی دقیقی دارند، بلکه بسیار به هم پیوسته، قابل برنامه ریزی از راه دور، نظارت و کنترل هستند. در نتیجه، حوزه سایبری اهمیت فزاینده ای دارد فضای تهدید برای تولیدکنندگان. ایستگاه‌های طراحی رایانه و سرورها اهداف آشکاری برای هکرها هستند، اما هر سیستم تولید دیجیتالی در معرض خطر ممکن است داده‌های اختصاصی ارزشمندی را به همراه داشته باشد. حتی فایل‌های دستگاه‌های قابل برنامه‌ریزی چاپگر نیز می‌توانند چیزهای زیادی را در مورد محصولاتی که تولید می‌کنند فاش کنند. از دست دادن این اطلاعات ممکن است مالکیت معنوی سازنده و مشتریان آنها را به خطر بیندازد.

در حوزه هوافضا، بسیاری از محصولات در حال تولید طبقه بندی می شوند یا در دسته بندی گسترده تر قرار می گیرند اطلاعات طبقه بندی نشده کنترل شده (CUI) و به طور فعال توسط دشمنان خارجی به دنبال آن هستند. ایمن سازی ربات های صنعتی، برش های واترجت و چاپگرهای سه بعدی از مزاحمان سایبری تحت حمایت دولت، یک کار چالش برانگیز برای بخش های فناوری اطلاعات کارخانه است. ایمن سازی فایل های برنامه نویسی و قطعات این سیستم ها در حین انتقال آنها یک وظیفه به همان اندازه مهم است که اغلب نادیده گرفته می شود.

آسیب پذیری واقعی است. بیش از یک دهه پیش، یک ویروس کامپیوتری ویندوز، معروف به استاکسنت، برای شناسایی رایانه های متصل به سیستم های کنترل منطقی قابل برنامه ریزی زیمنس S7، یک کنترل کننده معمول ماشین های تولیدی، مهندسی شده است. اگر به نظر می رسید که کنترل کننده یک سانتریفیوژ غنی سازی اورانیوم را کار می کند، پرونده ها منتقل می شد و عملیات آن فرآیند تولید به طور نامحسوسی به هم می خورد. استاکس نت به طور قابل توجهی تولید مواد هسته ای ایران را متوقف کرد. در حالی که به طور کلی تصور می شود که استاکس نت محصول تلاش مشترک دولت آمریکا و اسرائیل بوده است، باید فرض کنیم که دشمنان ما فعالانه از سلاح های سایبری مشابه استفاده می کنند.

با بازگشت به فضا، اجازه دهید پیامدهای امنیت سایبری را برای ساخت ربات‌ها در مدار در نظر بگیریم. آره، کارخانه های فضایی یک دامنه واقعی و در حال ظهور هستند. محیط ریزگرانش اجازه تولید محصولاتی را می دهد که ما نمی توانیم روی زمین بسازیم. اینها شامل کریستال‌های بی‌نقص، مواد منحصر به فرد و فوق‌العاده خالص، داروهای انقلابی و حتی اندام‌های چاپ‌شده زیستی است. برخی از این محصولات، مانند کابل فیبر نوری با کارایی فوق‌العاده، ارزش کافی را ارائه می‌کنند که ساخت آنها در فضا - حتی با هزینه‌های پرواز نسبتاً زیاد امروزی - سود بسیار سالمی را نوید می‌دهد.

ناسا تشخیص می دهد ساخت فضا به عنوان یک فناوری مهم که می تواند برای ماموریت های خود آژانس مفید باشد. همچنین این بخش تجاری، همراه با گردشگری فضایی، در توسعه کوتاه مدت اقتصاد فضایی است. من اخیراً بررسی مدل های کسب و کار را برای مرکز فضایی جانسون انجام داده ام برنامه های کاربردی تولید در فضا (InSPA) برنامه تحت InSPA، ناسا هشت جایزه داده است تیم های تولیدی فرصتی برای پرواز پروژه تولیدی خود به فضا دارند. ناسا و آزمایشگاه ملی ISS فضای رک و زمان فضانوردی مورد نیاز برای اجرای آزمایشی را برای این استارت آپ های تولیدی فراهم می کند. برندگان جایزه همچنین حمل و نقل انبوه مورد نیاز برای بازگرداندن محصولات تولیدی خود به زمین را دریافت خواهند کرد. هدف این است که به شرکت های ایالات متحده در فضایی که ما در انتظار تجاری سازی مدار پایین زمین (LEO) هستیم، جای پایی داشته باشند.

چندین شرکت در حال برنامه ریزی برای استقرار هستند ایستگاه های فضایی مداری تجاری ظرف چند سال آینده مدل‌های درآمد آنها اغلب به ظهور تولید فضای قابل دوام بستگی دارد. همانطور که ممکن است تصور کنید، زمان فضانوردی گران است. ناسا تا 700,000 دلار در ساعت قیمت می دهد. اگرچه عملیات تجاری این مقدار را تا حد زیادی کاهش می دهد، خودکارسازی سیستم های تولید فضایی یک الزام است، نه یک گزینه.

برنامه نهایی برای تولید خارج از سیاره ارائه می شود خودکفایی برای امکانات در فضا وقتی قطعات و ابزار شکستن در ایستگاه فضایی، چاپ جایگزین در محل بسیار کارآمدتر است. این امر هزینه ها را کاهش می دهد، تاخیرهای بزرگ حمل و نقل را حذف می کند و انعطاف پذیری را افزایش می دهد. قطعات خراب را می‌توان در رشته‌های جدید پرینتر سه بعدی بازیافت کرد و دوباره چاپ کرد و وابستگی به مواد خام به زمین را بیشتر کاهش داد. در رد وایر رگولیت این پروژه با تولید ساختارهای پرینت سه‌بعدی با سنگ‌لیت، کثیفی معدنی از سطح ماه یا مریخ گام‌های امیدوارکننده‌ای در این راستا برداشته است. فضای نسبیت، که موشک Terran چاپ سه بعدی آن است آماده شدن برای پرتاب در کیپ کاناورال، قصد دارد روزی راکت‌های کاملی را روی ماه روی مریخ با استفاده از مواد محلی چاپ کند. نقطه قوت اصلی تولید خودکار در فضا، توانایی انتقال طرح ها و به روز رسانی ها از زمین به جای مواد است. این نیز یک نگرانی جدی امنیت سایبری است.

انتقال امن این فایل‌ها و سایر ارتباطات حیاتی است زیرا سیستم‌های فضایی اهداف ثابت شده حملات سایبری هستند. یک ساعت قبل از حمله به اوکراین، روسیه یک هواپیما را پرتاب کرد حمله سایبری فضایی در شبکه KA-SAT Viasat، کاربران را در اوکراین و سایر نقاط اروپا قطع می کند. گسترش تصاعدی ماهواره‌های کوچکی که در حال حاضر به مدار پرتاب می‌شوند، سطوح حمله جدیدی را به کشورهای دشمن و بازیگران غیردولتی ارائه می‌کند.

سال گذشته، من این افتخار را داشتم که به عنوان ممتحن خارجی DPhil viva (پایان نامه دکترا) جیمز پاور، محقق رودز که در رشته علوم کامپیوتر در آکسفورد تحصیل می کند، خدمت کنم. کار دکتر پاور در مورد امنیت سایبری فضایی نشان داد که فناوری های ارتباطی فضایی به طور قابل ملاحظه ای در برابر رهگیری آسیب پذیر هستند. پروتکل‌های ارتباطی ماهواره‌ای در اولویت قرار دادن بهترین عملکرد از اتصالات با پهنای باند کم هستند و با تأخیر، تأخیرهای ناشی از سیگنال‌های رادیویی که فواصل به اندازه فضا را طی می‌کنند، حتی با سرعت نور مواجه می‌شوند. این عوامل می‌توانند فناوری‌های امنیتی سنتی مانند VPN را غیرعملی کنند و بسیاری از کام‌های فضایی فقط رمزگذاری نشده باشند. دکتر پاور و دیگران نشان داده‌اند که حتی می‌توان داده‌های جدید را به دلایل بالقوه شوم وارد جریان‌های ارتباطی کرد. چنین حمله ای می تواند به محصول یا خود سیستم تولید آسیب برساند. حتی ممکن است یک وسیله نقلیه فضایی یا زیستگاه را خراب کند و فضاپیماها را در معرض آسیب قرار دهد. با توجه به وابستگی متقابل سیستم های مدرن، آسیب وارد شده به هر دارایی فضایی می تواند یک اثر موج دار داشته باشد و به طور بالقوه باعث ایجاد خسارات مالی سنگین برای شرکت ها و افراد کاملاً ناآگاه از اتکای خود به سیستم های آسیب پذیر مبتنی بر فضایی می شود.

راه حل ها در حال ظهور هستند. در نقش من به عنوان استاد مدعو در موسسه علوم و فناوری امنیت (ISST) در امپریال کالج لندن، با یک استارت آپ مستقر در بریتانیا مواجه شدم که به این مشکل رسیدگی می کرد. DEFEND3D پروتکل انتقال جریان ایمن را ایجاد کرده است که امکان تامین مجدد دیجیتالی مطمئن بخشی از داده ها را بدون نیاز به انتقال فایل به مکان های دوردست فراهم می کند و خطر امنیتی مربوط به انتقال دارایی کامل دو بعدی یا سه بعدی را حذف می کند. این امر با استفاده از یک جریان پیوسته و پویا به طیف گسترده ای از دستگاه های تولیدی با پهنای باند کمتر از 2kbps انجام می شود. این فناوری توانمند می‌تواند زیربنای ساخت امن از راه دور در محیط‌های فرازمینی را فراهم کند و امکان طراحی سریع نمونه‌سازی، تکرار و آزمایش در ایستگاه‌های بین‌المللی، ایستگاه‌های تجاری آینده و سطح ماه را فراهم کند.

آینده تولید در فضا به طرز باورنکردنی روشن است، اما هوشیاری لازم است. ما باید از همان ابتدا امنیت سایبری را در تولیدات فضایی ایجاد کنیم، قبل از اینکه دچار «روز بد» شویم، نه در واکنش به آن.