Satellieten doen veel dingen:ze helpen mensen van de ene plaats naar de andere te navigeren, ze leveren televisieprogramma's, ze zoeken naar nieuwe sterren en exoplaneten en maken de Amerikaanse nucleaire afschrikkingsstrategie mogelijk. Maar tot voor kort, een ding dat ze niet hebben gedaan - of moesten doen - is zichzelf verdedigen.

Onderzoekers van Sandia National Laboratories lanceerden deze maand een zevenjarige missiecampagne om de wetenschap te ontwikkelen, technologie en architectuur die nodig zijn voor autonome satellietbeveiligingssystemen. De campagne, genaamd STARCS (Science and Technology Advancing Resilience for Contested Space), zal tientallen laboratoriumgerichte onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten financieren die zich richten op drie cruciale gebieden:

• Door bedreigingen verdedigde hardware, dat is technologie die satellietprocessors beschermt, circuits en systemen tegen aanvallen.
• Cognitieve analyse, of software-algoritmen die snel en onafhankelijk kunnen detecteren, aanpassen aan en het verslaan van bedreigingen.
• Sensorbescherming die sensoren beschermt tegen schade.

De bedoeling van de campagne is dat Sandia een grote nationale prioriteit krijgt door middel van haar interne investeringen in onderzoek en ontwikkeling, zei Jeff Mercier, een van de senior managers van de campagne.

"Sandia heeft een lange en succesvolle geschiedenis in de engineering van ruimtesystemen. We hebben Vela in de jaren zestig helpen ontwikkelen en zijn sindsdien regelmatig satellietladingen blijven leveren. We moeten ervoor zorgen dat onze ladingen overleven tegen opkomende bedreigingen in de ruimte, " hij zei.

Een oorlog in de ruimte afschrikken

Volgens een recent rapport van de U.S. Defense Intelligence Agency, meer landen en bedrijven nemen deel aan de bouw van satellieten, ruimte lancering, ruimteverkenning en bemande ruimtevluchten dan ooit tevoren, omdat zowel de technische barrières als de kosten dalen, maar tegelijkertijd ontwikkelen sommige buitenlandse regeringen capaciteiten om het vermogen van anderen om de ruimte te gebruiken te bedreigen.

"Ruimte is belangrijk voor ons dagelijks leven, en ruimte is ook belangrijk voor onze nationale veiligheid, " zei Drew Woodbury, de manager van STARCS. "Historisch, de ruimte is goedaardig geweest, maar nu zeggen Amerikaanse viersterrengeneraals dat ze binnen mijn leven een ruimteoorlog verwachten. Als ik ruimteoorlog zeg, Ik bedoel satellieten die satellieten aanvallen."

Een satelliet kan op verschillende manieren worden bedreigd, van het lanceren van een raket om het te vernietigen tot het schijnen met een laser op de optische sensor om het tijdelijk uit te schakelen, zei Woodbury. Andere bedreigingen zijn onder meer gerichte of kinetische energie, elektronische oorlogsvoering, robot mechanismen, chemische sproeiers, krachtige magnetrons, radiofrequentie-stoorzenders en meer.

"Ons algemene doel is om innovatief onderzoek en ontwikkeling te bieden die de vrije toegang tot de ruimte voor de VS behoudt, Mercier zei. "De sleutel tot afschrikking in de ruimte is het hebben van systemen met het vermogen om door een aanval heen te werken en hun werk te blijven doen."

Geïnspireerd door het menselijk lichaam om satellieten te bepantseren

De drie STARCS-onderzoeksgebieden:tegen bedreigingen beschermde hardware, cognitieve analyse en sensorbescherming—zal het vermogen van een satelliet ontwikkelen om automatisch bedreigingen te detecteren en zichzelf te verdedigen om ervoor te zorgen dat optische, radiofrequentie, verkennings- en communicatiemiddelen worden bewaard en operationeel tijdens een aanval. De campagne streeft ook naar omkeerbare bedreigingen:acties die een aanvallende satelliet tijdelijk uitschakelen zonder deze te vernietigen.

"Een satellietsysteem is vergelijkbaar met het menselijk lichaamssysteem, Woodbury zei. "Denk aan door bedreigingen verdedigde hardware als het immuunsysteem dat bacteriën en virussen tegenkomt, terwijl op dezelfde manier, satellieten moeten bestand zijn tegen straling, puin en andere natuurlijke en door de mens gemaakte voorwerpen in de ruimte. We willen dat het immuunsysteem van de satelliet veerkrachtig reageert op puin."

Woodbury zei dat het onderzoeksgebied voor sensorbescherming vergelijkbaar is met het afschermen van menselijke ogen met een zonnebril of veiligheidsbril. Een tegenstander kan een laser op een sensor op een satelliet schijnen om te voorkomen dat deze werkt zoals bedoeld, net zoals het schijnen van een laser in een menselijk oog het gezichtsvermogen zou schaden. Dit onderzoeksgebied richt zich op technologie die zou kunnen werken als een "bril" die een satelliet kan dragen wanneer hij een bedreiging detecteert.

De technologie voor de cognitieve analyse focus, Woodbury zei, is als de medulla oblongata in het menselijk brein - de thuisbasis van de "vecht- of vluchtreactie". Het onderzoek zal hetzelfde instinct voor satellieten ontwikkelen, zodat ze aanvallen kunnen herkennen en overlevingsmechanismen kunnen inzetten, hij zei.

Op zoek naar academische partnerschappen en planning voor technologieoverdracht

Sandia lanceerde deze maand 12 STARCS-gerelateerde laboratoriumgerichte onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten, en Woodbury hoopt nog meer projecten per jaar te zien voor de rest van de campagne, die loopt tot 2027. Ongeveer de helft van de projecten die dit jaar zijn gelanceerd, omvat onderzoekspartners van Sandia's academische alliantiescholen, en het team is op zoek naar samenwerking met andere universiteiten met relevante onderzoeksfocusgebieden.

"Terwijl de campagne voortduurt, de uiteindelijke resultaten waarnaar we op zoek zijn, zijn het ontwikkelen van meer volwassen technologie die kan worden overgezet naar de industrie en de overheid, ' zei Mercier.