21 juni 2024

De Amerikaanse ruimtemacht investeert fors in satellietcapaciteit voor meer operationele slagkracht

‘Stellar warfare has arrived’ kopte recent een artikel van Phantom Technologies en inderdaad is de Amerikaanse ruimtemacht koortsachtig bezig eigen satellietnetwerken en de cyberveiligheid op deze constellaties op orde te krijgen. Het Amerikaanse leger maakt zich al lang zorgen dat Amerikaanse GPS- en communicatiesatellieten zullen worden geblokkeerd tijdens een conflict, zie o.a. SpaceNews. En nu, met het zich voortslepende, grimmige oorlogsgeweld in de Oekraïnecrisis wordt het steeds duidelijker dat de weerslag hiervan zich ook meer en meer in de ruimte zal uitkristalliseren.

GPS-satelliet Credits; NASA

De veerkracht van satellietnetwerken is sowieso een grote zorg voor het DoD, dat nu vertrouwt op een mix van overheidssatellieten en commerciële satellieten voor wereldwijde communicatie. Voor de, drie jaar geleden opgerichte, Amerikaanse ruimtemacht – kortweg USSF – ligt specifiek de nadruk op de zogeheten ‘early warning’ of waarschuwingssatellieten, de anti-jamming apparatuur en de diversificatie van satellietwerken voor navigatie en communicatie. Het valt nu nog niet te overzien hoe deze geweldsspiraal zich zal ontwikkelen, maar op diverse nieuwssites is er recent reeds melding gemaakt van het gebruik van hypersone wapens door Rusland, alsmede een dreiging van nucleaire wapeninzet, zie bijvoorbeeld New Atlas/Northrup: Recent events in Ukraine have made it all too clear that the world’s nuclear arsenals are not just an unpleasant holdover from the Cold War, but still a very serious potential threat.” Het Amerikaanse leger maakt zich al lang zorgen dat Amerikaanse GPS- en communicatiesatellieten zullen worden geblokeerd tijdens een conflict, zie o.a. dit artikel van SpaceNews. Elke dag zijn er aanvallen op Amerikaanse satellieten – hetzij door lasers, hetzij door radiofrequentiestoringen. De USSF pleit voor een gediversificeerd satelliet systeem;An approach favored by the Space Force is to deploy large numbers of lower-cost satellites to create a “disaggregated” system, instead of relying on a handful of costly and sophisticated satellites that Russia and China would target. The U.S. Space Force should diversify its portfolio of satellites from low earth orbit to geosynchronous equatorial orbit, and expand its military and commercial platforms to increase resilience. The USSF needs to master SmallSat and CubeSat systems’ offensive capabilities and develop doctrine for every conceivable counterspace mission.” Dus vroegtijdige detectie, cyberveiligheid en diversificatie van satellietnetwerken blijken speerpunten voor de USSF. De coördinatie van deze activiteiten ligt bij het Space Development Agency (DoD).

Raketverdedigingsmissies, nucleaire explosies, cyberaanvallen op satellieten
Northrup Grumman, Lockheed Martin en Boeing, nagenoeg de drie grootste defensie- en ruimtevaartbedrijven ter wereld zijn druk bezig voor de USSF satellietconstellaties te bouwen die voor- of vroegtijdige detectie van vijandige raketten, raketlanceringen
en nucleaire explosies mogelijk moeten maken. Northrup bouwt aan de ‘Next Generation Overhead Persistent Infrared Polar’ (NGP) satellietconstellatie. Deze satellieten zullen in extreem elliptische banen over de polen gaan, zodat ze de hele wereld op verschillende hoogten kunnen bestrijken, vooral het Noordpoolgebied, waar nucleaire raketten en onderzeeërs het meest waarschijnlijk actief zijn. Infraroodsensoren zullen de satellieten in staat stellen ballistische en hypersonische raketten te detecteren door hun verschillende hittesignaturen te volgen, en de NGP’s zijn bestand tegen ASAT- en cyberaanvallen, aldus Northrop. Het NGP-programma, is de opvolger van het Space Based Infrared System (SBIRS), dat momenteel fungeert als de belangrijkste raketwaarschuwingssatelliet van defensie. Next Gen OPIR zal bestaan uit vijf satellieten: drie in een geostationaire baan (Next Gen OPIR GEO) en de twee polaire satellieten. De eerste satelliet wordt in 2025 gelanceerd. Inmiddels is de USSF begonnen met de volgende Next Gen OPIR-satellieten. In mei werd resp. 29 en 28 miljoen USD toegekend aan Raytheon en Boeing, om digitale modellen te bouwen, voor satellieten in een ‘Medium Earth Orbit’, een baan dichter bij het aardoppervlak. Een andere troef zijn de zogeheten  ‘Wide Field of View-satellieten‘, deze worden naar een geosynchrone baan gelanceerd en zijn ontworpen om geavanceerde technologieën te testen voor het volgen van raketten en/of de vroege detectie van ballistische raketlanceringen. Maar deze missie, de USSF-12, die halverwege maart j.l. gelanceerd zou worden op een Atlas V-raket van United Launch Alliance (ULA) is voor onbepaalde tijd uitgesteld. Recent werd gemeld dat het SDA dit jaar nog eens een half miljard USD extra te spenderen kreeg, zie de ‘fiscal 2022 bill’ — en gaat naar een constellatie van 28 waarschuwingssatellieten, i.p.v. 636 wordt er 1,2 miljard USD voor vrijgemaakt (wel iets minder dan gevraagd, zie hier). De eerste laag of Tranche 1 Tracking — bestaat uit vier Wide-field-of-view satellieten. Het SDA verleende contracten in 2020 aan SpaceX, Northrup Grumman en L3Harris Tech.

Atlas V raket, United Launch Alliance Credits; ULA/NASA

Echter ‘cyberattacks not missiles are the most worrisome threat to satellites’ kopte SpaceNews recent. Eén uitgeschakelde satelliet kan enorme netwerken op aarde beïnvloeden, en deze uispraak kwam van de directeur van het SDA, Derek Tournear. Tournear noemde een cyberaanval een grotere bedreiging dan raketten die satellieten onklaar maken, dit laatste is voor de ‘vijand’ een veel duurdere aangelegenheid. De dreiging is niet theoretisch, in 2018 infecteerden hackers Amerikaanse computers die satellieten besturen, en in 2019 poogden Iraanse hackers satellietbedrijven te misleiden om malware te installeren. Hackers kunnen grondcontrolesystemen compromitteren om op afstand controle over ruimteapparatuur te krijgen of malware in de communicatie tussen computers op aarde en satellieten te injecteren. Ze kunnen spoofen in communicatie voor spionage, of signalen verstoren. Brian Scott, directeur infrastructuur cyberbeveiliging van de National Security Council, meent dat een cyberaanval op het Global Positioning System de VS $ 1 miljard per dag kan kosten.

Verstoring KA-SAT van Viasat
Het Amerikaanse leger maakt zich dus grote zorgen over een blokkade van satellietverkeer tijdens een conflict. En precies dat gebeurde recent, in februari j.l. was er een cyberaanval op de KA-SAT van Viasat, die internetdiensten in Europa verstoorde. Op 17 maart j.l. bracht de Amerikaanse regering een advies uit aan satellietexploitanten om op hun hoede te zijn in de nasleep van deze aanval. De SIA (Satellite Industry Association), gaf op 18 maart j.l. een eendere verklaring af. De aanval is onderzocht door Franse, Amerikaanse en Oekraïense inlichtingendiensten. Viasat’s directeur overheidssystemen Craig Miller sprak van een geïsoleerde en externe cybergebeurtenis en stelde dat klantgegevens niet in gevaar zijn gebracht. Millder benadrukte dat satellietexploitanten ‘veelzijdige strategieën’ nastreven om hun systemen te beschermen. Ook Christopher Scolese, directeur van het Amerikaanse National Reconnaissance Office (NRO) waarschuwde reeds op 23 februari j.l. tijdens een conferentie van de National Security Space Association, dat het Russische leger zich zou kunnen richten op satellieten om de communicatie e verstoren. “De NRO exploiteert spionagesatellieten van de Amerikaanse overheid, maar steeds meer beelden en inlichtingen worden verzameld en verspreid door commerciële satellietexploitanten zoals Maxar, Planet e.a., dus elke poging om het vermogen van de VS om inlichtingen te verzamelen te verstoren, kan impact hebben op publieke en private activa,” aldus Scolese.

Ondertussen zal een constellatie van 40 geosatellieten die door Spire Global worden beheerd, gegevens verzamelen die door de USSF worden gebruikt om GPS-storingen te detecteren, met het oog op gebruik van elektronische oorlogsvoeringstactieken n.a.v. de invasie van Oekraïne. Conor Brown, directeur verkoop van Spire stelt: “Spire levert GPS-telemetriegegevens om storingen te helpen detecteren als onderdeel van een project van het US Space Systems Command om een ​​manier te vinden om handmatige data-analysetechnieken te automatiseren en meer tijdige informatie voor militaire operaties te produceren.” Het commando kende recent $ 2 miljoen toe aan Slingshot Aerospace om een  ​prototype te maken van een analysetool die data van satellieten in een lage aardebaan opneemt. Het cloudplatform van Slingshot analyseert gegevens van Spire en andere LEO-constellaties om radiofrequentie (RF) en GPS-interferentie te detecteren en te lokaliseren, die het gemunt hebben op Amerikaanse satellieten. Brown stelt aan SN: “Het project helpt het leger te begrijpen hoe het voordeel kan halen uit commerciële gegevens. De demonstratie van het Slingshot-prototype zal het leger een idee geven van hoe commerciële gegevens die als een service zijn gekocht, aan gebruikers kunnen worden gedistribueerd. over de hele wereld in gestandaardiseerde formaten.”

DoD’s satellietinternet
Het DoD is ook druk bezig met het eerste internet voor defensie in de ruimte aan te leggen.
Het Space Development Agency heeft op 28 februari j.l. gemeld dat aan Lockheed Martin, Northrop Grumman en York Space Systems contracten verleend zijn ter waarde van $ 1,8 miljard voor de productie van 126 satellieten voor een wereldwijd netwerk in een lage aardebaan. Het drietal verkreeg resp. $ 700, 692 en 382 miljoen. Elk bedrijf moet tegen 2024 42 satellieten leveren. Het SDA heeft als doel van het netwerk, om militaire communicatie, bewaking en het volgen van vijandelijke doelen te ondersteunen. Het SDA is van plan de constellatie in ’tranches’ (lagen) te bouwen. Het bestelde in 2020 20 Tranche 0-satellieten – 10 elk van Lockheed Martin en York Space. De eersten hiervan worden later dit jaar gelanceerd. Voor de grotere Tranche-1-batch is er een derde aannemer toegevoegd, Northrop Grumman. Tranche-1 zal vanaf september 2024 gelanceerd worden. Er zal in zes batches van 21 satellieten worden gelanceerd met een snelheid van één lancering per maand. De satellieten zullen laserverbindingen hebben, zodat ze gegevens in de ruimte kunnen doorgeven als een mesh-netwerk en de noodzaak om gegevens via grondstations over te dragen tot een minimum beperkt worden, en worden ze toegerust met optische inter-satellietverbindingen om ervoor te zorgen dat ze met elkaar kunnen ‘praten’, ongeacht de fabrikant die ze heeft gemaakt. De bedrijven zijn ook verantwoordelijk voor de exploitatie en het onderhoud van de satellieten. Het SDA is van plan een afzonderlijke aannemer te selecteren om de grondoperaties te integreren en te beheren. Zie verder ook deze AB over de sancties tegen Rusland en de gevolgen voor de (militaire) ruimtevaart.

Ruimtepuin Credit: ESA

Veerkracht satellietnetwerken, anti-jamming wapens, hybride netwerk Viasat
De veerkracht van satellietnetwerken is dus een grote zorg voor het DoD, maar ook de ASAT-wapens en de progressie van China en Rusland in deze technologie, vergen alle aandacht, zie bijvoorbeeld dit symposium van defensie van 23 februari j.l. waarin de te volgen militaire ruimtevaartstrategie werd uitgelegd, o.a. betreffende anti-satellietwapens, In november 2021 heeft Rusland een ruimtewapen uitgeprobeerd, en een oude satelliet opgeblazen, waarbij brokstukken bijna het ISS raakten. Maar ASAT aparte, Craig Miller, van Viasat, stelde: “Militaire communicatiediensten zijn veerkrachtig door het gebruik van meerdere providers die satellieten in verschillende banen beheren. En ik put moed uit het feit dat ik zie dat het DoD tegelijkertijd investeert in geostationaire, medium (MEO) en prolifererende satcom in een lage aardebaan.” Terwijl de KA-SAT-storing werd veroorzaakt door een cyberaanval, ervaarde een ander type satellietinternetsysteem, Starlink van SpaceX in LEO, een ‘signaalstoring’ in gebruikersterminals in Oekraïne. Elon Musk was hier al bang voor, zie hier. Elektronische radiofrequentiestoringen worden meestal vanaf de grond gedaan wanneer een stoorzender een signaal naar de satelliet stuurt dat krachtiger is dan de terminals. Miller stelt dat met de vele soorten bedreigingen, van cyber- tot kinetische bedreigingen het ‘vrijwel onmogelijk is om een ​​enkel systeem te bouwen dat bestand is tegen alle bedreigingen tegelijk’.

Het bedrijf Viasat werkt samen met het Air Force Research Laboratory in het kader van een zevenjarig contract van $ 50,8 miljoen om concepten te ontwikkelen voor ‘hybride netwerken’ van commerciële satcom- en overheidssatellieten. Miller stelt: “Hybride netwerken stelt het DoD in staat te profiteren van commerciële systemen en geeft hen opties, vooral in crises.” Miller vervolgt: “Het DoD omarmt het concept van het gebruik van veel verschillende diensten in verschillende banen en op verschillende frequenties en dat is echt de sleutel tot veerkracht, het heeft optionaliteit en vrijheid om te manoeuvreren.” En om ervoor te zorgen dat commerciële satcom-netwerken die het leger ondersteunen, cyberveilig zijn, startte de USSF het zogenoemde ‘Infrastructure Asset Pre-Assessment Program (IA-Pre). Rick Lober, vice-president en algemeen manager defensie- en inlichtingensystemen bij Hughes Network Systems stelde aan SpaceNews: Het leger heeft altijd cyberbeveiliging geëist in satcom-systemen, maar ‘ze verhogen het niveau’. De recente netwerkaanvallen in Oekraïne waren een ‘eye-opener voor iedereen’. Veel overheidsnetwerken die commerciële satellieten gebruiken, hebben een hoger beschermingsniveau ingebouwd. Maar iedereen wil er zeker van zijn dat ze de nieuwste technieken toepassen om deze systemen te beschermen.”

Het vermogen om de satellietcommunicatieverbinding van een vijand te verstoren, wordt als zo’n hoge strategische prioriteit beschouwd, dat het eerste offensief wapensysteem dat de USSF aanschafte, een ‘anti-jamming’-wapen of satellietstoorzender was.
Het nieuwe wapensysteem kan voorkomen dat ‘vijandige’ diensten toegang krijgen tot Amerikaanse militaire satellieten. Een satellietstoorzender kan op twee manieren interfereren met een satelliet. De eerste is om de uplink te targeten, de transmissies die van de grond naar de satelliet komen. Dit kan door een stoorsignaal op dezelfde specifieke frequentie te genereren en op de satelliet te richten, zodat de satelliet geen onderscheid kan maken tussen de eigenlijke communicatie en de ruis. De tweede optie is om de downlink, de transmissies van de satelliet naar de grondtroepen, te verstoren. De USSF kan met dit CCS ‘Counter Communications Systems Block 10.2’ hun satellieten in een kwestie van minuten neutraliseren. Hoe het werkt is geheim, maar het Global Counterspace Capabilities Report stelde; “Er is geen openbare informatie over technische kenmerken van de CCS, zoals frequentiebereiken, vermogensniveaus en golfvormen. Het is echter redelijk om te concluderen dat CCS waarschijnlijk de meeste storingen kan veroorzaken van de belangrijkste commerciële frequenties (met name C en Ku) en de meest voorkomende militaire frequenties (X-band), met een mogelijke capaciteit in de steeds populairder wordende Ka-band. Ook is het waarschijnlijk dat de CCS voornamelijk gericht is op geostationaire communicatiesatellieten (COMSAT’s), aangezien ze momenteel de primaire bron van satellietcommunicatie zijn.”  De USSF noemt het systeem een ‘game-changer’.

Het signaal blokkeren, zoals met CCS, verdient de voorkeur boven het neerhalen van een satellieten, dat een duur en ook onomkeerbaar proces is. De VS voegt zich nu bij Rusland in zijn vermogen om de communicatie tussen de grond en satellieten te blokkeren. De site Popular Mechanics schreef: “De Russische tegenhanger van CCS is bekend als de Tirada-2S en er wordt gespeculeerd dat het vrij gelijkwaardig is aan de CCS van de Amerikaanse ruimtemacht.” Voor 2023, aldus werd recent bekend, is er in totaal voor de USSF 24,5 miljard USD begroot, dit was 19,5 miljard USD voor 2022. Bronnen; Northrup Grumman, New Atlas, SpaceNews, USSF, NRC, DefenseOne, C4ISRNet, Lockheed Martin, Interesting Engineering, Boeing, The Hill, e.v.a.
Share

Comments

  1. Zeer verhelderend stukje info Angele! Ik denk dat als het om elektromagnetische pulsen gaat (EMP) de helft van de satellieten het tijdens een nucleaire explosie laten afweten en de uplink in rook opgaat. In de MiG 25 zaten voor de communicatie dan ook i.p.v. transistor transceivers nog ouderwetse radiobuizen (nuvistors) die een wat groter dynamisch bereik hebben. zie: https://stringfixer.com/nl/Mikoyan-Gurevich_MiG-25 en het EPM effect zie: https://nl.frwiki.wiki/wiki/Impulsion_%C3%A9lectromagn%C3%A9tique_nucl%C3%A9aire

Speak Your Mind

*