Minacce informatiche oltre la Terra: protezione della produzione nello spazio

La nostra società globale è fortemente dipendente dalle tecnologie spaziali. La maggior parte di noi è consapevole del fatto che il posizionamento spaziale, i sistemi meteorologici e di comunicazione sono fondamentali per le nostre attività di trasporto. Sto scrivendo questo articolo su un aereo che utilizza il GPS per indirizzare il mio volo in sicurezza intorno a condizioni meteorologiche avverse che sono state identificate dai satelliti. Se finisco questo articolo in volo, lo caricherò per la pubblicazione su Forbes tramite un satellite per comunicazioni geosincrone.

Tuttavia, molte persone sarebbero sorprese di apprendere che moderno le fabbriche dipendono anche dai satelliti. I sistemi di automazione della produzione sincronizzano le operazioni di più robot sulle loro linee di produzione utilizzando i segnali di temporizzazione forniti da Satelliti GPS. In effetti, il GPS è in realtà una raccolta di 24 (più ricambi) orologi atomici orbitanti, ciascuno dei quali trasmette continuamente dati temporali. Il tuo Uber è guidato da minuscole differenze nel segnale orario emanato da quattro o più satelliti, indotte dal ritardo del segnale nella tua posizione relativa. Conoscendo la velocità della luce (299,792,458 m/s) il tuo telefono calcola le distanze e ti localizza la posizione con una semplice trigonometria … semplice comunque per uno smartphone.

Le moderne linee di produzione automatizzate non sono solo squisitamente temporizzate, ma sono anche altamente interconnesse, programmabili, monitorate e controllate in remoto. Di conseguenza, il dominio cyber è sempre più importante spazio di minaccia per i produttori. Le stazioni di progettazione e i server di computer sono obiettivi ovvi per gli hacker, ma qualsiasi sistema di produzione digitalizzato compromesso può produrre preziosi dati proprietari. Anche i file delle stampanti e delle macchine utensili programmabili possono rivelare molto sui prodotti che stanno producendo. La perdita di queste informazioni può compromettere la proprietà intellettuale del produttore e dei suoi clienti.

Nel settore aerospaziale molti dei prodotti prodotti sono classificati o rientrano nella categoria più ampia di Informazioni non classificate controllate (CUI) e sono attivamente ricercati dagli avversari stranieri. La protezione di robot industriali, taglierine a getto d'acqua e stampanti 3D da cyber-intrusi sponsorizzati dallo stato è un compito impegnativo per i dipartimenti IT di fabbrica. La protezione della programmazione e dei file delle parti per questi sistemi durante la loro trasmissione è un compito altrettanto importante che spesso viene trascurato.

La vulnerabilità è reale. Più di un decennio fa un virus per computer Windows, noto come Stuxnet, è stato progettato per rilevare i computer collegati ai sistemi di controllo logico programmabile Siemens S7, un comune controller per macchine di produzione. Se il controllore sembrava funzionare con una centrifuga di arricchimento dell'uranio, i file venivano trasferiti e le operazioni di quel processo di produzione andavano leggermente di traverso. Stuxnet ha interrotto in modo significativo la produzione iraniana di materiale nucleare. Mentre si presume generalmente che Stuxnet sia stato il prodotto di uno sforzo congiunto del governo israelo-americano, dovremmo presumere che i nostri avversari stiano attivamente utilizzando armi informatiche simili.

Tornando allo spazio, consideriamo le implicazioni sulla sicurezza informatica per la produzione di robot in orbita. Sì, fabbriche spaziali sono un dominio reale ed emergente. L'ambiente di microgravità consente la produzione di prodotti che non possiamo realizzare sulla Terra. Questi includono cristalli incredibilmente perfetti, materiali unici e super puri, farmaci rivoluzionari e persino organi biostampati. Alcuni di questi prodotti, come i cavi in ​​fibra ottica ad altissime prestazioni, offrono un valore tale che realizzarli nello spazio, anche con i costi di volo relativamente elevati di oggi, promette un profitto molto salutare.

La NASA riconosce produzione spaziale come una tecnologia importante che può avvantaggiare le stesse missioni dell'agenzia. È anche un settore economico critico, insieme al turismo spaziale, nello sviluppo a breve termine di un'economia spaziale. Di recente ho guidato la revisione dei modelli di business per il Johnson Space Center Applicazioni di produzione nello spazio (InSPA) programma. Sotto InSPA, NASA premiati otto i team di produzione l'opportunità di portare il loro progetto di produzione nello spazio. NASA e il Laboratorio Nazionale ISS fornirà a queste startup di produzione lo spazio su rack e il tempo degli astronauti necessari per le loro prove. I vincitori riceveranno anche il trasporto di massa necessario per restituire i prodotti fabbricati sulla Terra. L'obiettivo è dare alle aziende statunitensi un punto d'appoggio nello spazio in attesa della commercializzazione della Low Earth Orbit (LEO).

Diverse aziende stanno pianificando la distribuzione stazioni spaziali orbitali commerciali entro i prossimi anni. I loro modelli di reddito spesso dipendono dall'emergere di una produzione spaziale praticabile. Come puoi immaginare, il tempo degli astronauti è costoso. La NASA cita fino a $ 700,000 l'ora. Sebbene le operazioni commerciali lo abbasseranno di MOLTO, l'automazione dei sistemi di produzione spaziale è un requisito, non un'opzione.

L'applicazione definitiva per la produzione fuori dal pianeta sta fornendo autosufficienza per le strutture nello spazio. Quando parti e strumenti interruzione su una stazione spaziale, è molto più efficiente stampare le sostituzioni in loco. Ciò riduce i costi, elimina enormi ritardi di trasporto e aumenta la resilienza. Le parti guaste possono essere riciclate in nuovi filamenti di stampanti 3D e ristampate, riducendo ulteriormente la dipendenza dalla Terra per le materie prime. Il Regolite di Redwire il progetto ha compiuto passi promettenti in tal senso producendo strutture stampate in 3D con regolite, "sporco" inorganico dalla superficie lunare o marziana. Spazio della relatività, il cui razzo terrestre stampato in 3D è preparazione per il lancio a Cape Canaveral, prevede di stampare un giorno interi razzi sulla Luna su Marte, utilizzando materiali di provenienza locale. Uno dei principali punti di forza della produzione automatizzata nello spazio è la capacità di trasmettere progetti e aggiornamenti dalla Terra anziché dai materiali. Anche questo è un serio problema di sicurezza informatica.

I trasferimenti sicuri di questi file e di altre comunicazioni sono fondamentali poiché i sistemi spaziali si sono rivelati bersagli di attacchi informatici. Un'ora prima di invadere l'Ucraina, la Russia ha lanciato a attacco informatico spaziale sulla rete KA-SAT di Viasat, disconnettendo gli utenti in Ucraina e altrove in Europa. La proliferazione esponenziale di piccoli satelliti attualmente lanciati in orbita offrirà nuove superfici di attacco sia agli stati nemici che agli attori non statali.

L'anno scorso ho avuto l'onore di servire come esaminatore esterno per il DPhil viva (tesi di dottorato) di James Pavur, un Rhodes Scholar che studia informatica a Oxford. Il lavoro del dottor Pavur sulla sicurezza informatica spaziale ha rivelato che le tecnologie di comunicazione spaziale sono notevolmente vulnerabili all'intercettazione. I protocolli di comunicazione satellitare danno la priorità a spremere le migliori prestazioni dalle connessioni a bassa larghezza di banda e sono afflitti da latenza, ritardi indotti da segnali radio che attraversano distanze spazio-dimensioni, anche alla velocità della luce. Questi fattori possono rendere le tecnologie di sicurezza tradizionali, come le VPN, poco pratiche e molte comunicazioni spaziali non sono crittografate. Il Dr. Pavur e altri hanno dimostrato che è persino possibile inserire nuovi dati nei flussi di comunicazione per ragioni potenzialmente nefaste. Tale attacco potrebbe danneggiare il prodotto o il sistema produttivo stesso. Potrebbe anche potenzialmente sabotare un veicolo spaziale o un habitat e mettere in pericolo i viaggiatori spaziali. Data l'interdipendenza dei sistemi moderni, i danni inflitti a qualsiasi risorsa spaziale avrebbero un effetto a catena, generando potenzialmente pesanti perdite finanziarie per aziende e individui completamente ignari della loro dipendenza da sistemi spaziali vulnerabili.

Le soluzioni stanno emergendo. Nel mio ruolo di visiting professor nel Istituto per la scienza e la tecnologia della sicurezza (ISST) all'Imperial College London, ho incontrato una startup con sede nel Regno Unito che si occupava di questo problema. DIFENDERE3D ha sviluppato un protocollo di trasferimento in streaming sicuro che consente un rifornimento digitale sicuro dei dati delle parti a posizioni remote senza la necessità del trasferimento di file, eliminando il rischio per la sicurezza associato alla trasmissione dell'intera risorsa 2D o 3D. Ciò si ottiene utilizzando un flusso dinamico e continuo verso un'ampia varietà di dispositivi di produzione con larghezze di banda fino a 3 kbps. Questa tecnologia abilitante potrebbe fornire le basi per una produzione remota sicura in contesti extraterrestri e consentirà una rapida prototipazione del progetto, iterazione e test sulla ISS, sulle future stazioni commerciali e sulla superficie lunare.

Il futuro della produzione nello spazio è incredibilmente luminoso, ma è necessaria la vigilanza. Dobbiamo integrare la sicurezza informatica nella produzione nello spazio fin dall'inizio, prima di subire una "brutta giornata", non in reazione a una.