Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Panser satellitter for at overleve og operere gennem angreb

Sandia National Laboratories' Drew Woodbury arbejder på en flad-sat-samling designet til at bevise, at software og cyberforsvarsalgoritmer virker, før de implementeres på satellitter i kredsløb. Kredit:Meagan Brace

Satellitter gør mange ting - de hjælper folk med at navigere fra et sted til et andet, de leverer tv-programmer, de søger efter nye stjerner og exo-planeter, og de muliggør den amerikanske nukleare afskrækkelsesstrategi. Men indtil for nylig, en ting, de ikke har gjort – eller behøvet at gøre – er at forsvare sig selv.

Forskere ved Sandia National Laboratories lancerede en syv-årig missionskampagne i denne måned for at udvikle videnskaben, teknologi og arkitektur, der er nødvendig for autonome satellitbeskyttelsessystemer. Kampagnen, kaldet STARCS (Science and Technology Advancing Resilience for Contested Space), vil finansiere snesevis af laboratoriestyrede forsknings- og udviklingsprojekter, der fokuserer på tre kritiske områder:

  • Trussel-forsvaret hardware, som er teknologi, der beskytter satellitprocessorer, kredsløb og systemer fra angreb.
  • Kognitiv analyse, eller softwarealgoritmer, der hurtigt og uafhængigt kan detektere, tilpasse sig og overvinde trusler.
  • Sensorbeskyttelse, der beskytter sensorer mod skade.

Hensigten med kampagnen er, at Sandia skal påtage sig en stor national prioritet gennem sine interne forsknings- og udviklingsinvesteringer, sagde Jeff Mercier, en af ​​kampagnens topledere.

"Sandia har en lang og succesfuld historie inden for rumsystemteknik. Vi hjalp med at udvikle Vela i 1960'erne og er fortsat regelmæssigt at levere satellitnyttelast siden da. Vi skal sikre, at vores nyttelast overlever mod nye trusler i rummet, " han sagde.

Afskrækker en krig i rummet

Ifølge en nylig rapport fra U.S. Defense Intelligence Agency, flere lande og virksomheder deltager i satellitbyggeri, rumopsendelse, rumudforskning og menneskelig rumflyvning end nogensinde før, fordi både tekniske barrierer og omkostninger falder, men samtidig udvikler nogle udenlandske regeringer kapaciteter til at true andres evne til at bruge rummet.

"Rummet er vigtigt for vores hverdag, og rummet er også vigtigt for vores nationale sikkerhed, " sagde Drew Woodbury, manageren for STARCS. "Historisk set, rummet har været godartet, men nu siger amerikanske firestjernede generaler, at de forventer en rumkrig inden for min levetid. Når jeg siger rumkrig, Jeg mener satellitter, der angriber satellitter."

En satellit kan være truet på mange måder, fra at affyre et missil for at ødelægge det til at skinne en laser på dets optiske sensor for midlertidigt at deaktivere det, sagde Woodbury. Andre trusler omfatter rettet eller kinetisk energi, elektronisk krigsførelse, robotmekanismer, kemiske sprøjter, højtydende mikrobølger, radiofrekvens jammere og mere.

"Vores overordnede mål er at levere innovativ forskning og udvikling, der bevarer uhindret adgang til rummet for USA, " sagde Mercier. "Nøglen til afskrækkelse i rummet er at have systemer med evnen til at operere gennem et angreb og blive ved med at udføre deres arbejde."

At hente inspiration fra den menneskelige krop til at ruste satellitter

De tre STARCS-forskningsområder - trusselsforsvaret hardware, kognitiv analyse og sensorbeskyttelse – vil udvikle en satellits evne til automatisk at opdage trusler og forsvare sig selv for at sikre, at optiske, radiofrekvens, rekognoscerings- og kommunikationsaktiver er bevaret og operationelle under et angreb. Kampagnen forfølger også reversible trusler – handlinger, der midlertidigt deaktiverer en angribende satellit uden at ødelægge den.

"Et satellitsystem ligner det menneskelige kropssystem, Woodbury sagde. "Tænk på trusselsforsvaret hardware som immunsystemet, der støder på bakterier og vira, mens på samme måde, satellitter skal modstå stråling, affald og andre naturlige og menneskeskabte genstande i rummet. Vi ønsker, at satellittens immunsystem reagerer på affald på en modstandsdygtig måde."

Woodbury sagde, at forskningsområdet for sensorbeskyttelse er som at beskytte menneskelige øjne med solbriller eller sikkerhedsbriller. En modstander kunne stråle med en laser mod en sensor på en satellit for at forhindre den i at fungere som designet, meget ligesom at skinne en laser ind i et menneskeligt øje ville svække synet. Dette forskningsområde fokuserer på teknologi, der kunne fungere som et par "briller", som en satellit kan bære, når den opdager en trussel.

Teknologien til kognitiv-analytisk fokus, Woodbury sagde, er som medulla oblongata i den menneskelige hjerne - hjemsted for "fight or flight"-reaktionen. Forskningen vil udvikle det samme instinkt for satellitter, så de kan genkende angreb og implementere overlevelsesmekanismer, han sagde.

Søger akademiske partnerskaber og planlægger teknologioverførsel

Sandia lancerede 12 STARCS-relaterede laboratoriestyrede forsknings- og udviklingsprojekter i denne måned, og Woodbury håber at se endnu flere projekter om året i resten af ​​kampagnen, som løber frem til 2027. Omkring halvdelen af ​​de projekter, der blev lanceret i år, omfatter forskningspartnere fra Sandias akademiske allianceskoler, og teamet søger at samarbejde med yderligere universiteter med relevante forskningsfokusområder.

"Som kampagnen fortsætter, de ultimative resultater, vi leder efter, er at udvikle mere moden teknologi, der kan overføres til industrien og regeringen, "Sagde Mercier.


Varme artikler