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Jun 11, 2023

Arquitectura espacial híbrida lista para volverse operativa

Los funcionarios de la Unidad de Innovación de Defensa se están preparando para la transición de la Arquitectura Espacial Híbrida (HSA) luego de las demostraciones de capacidad el próximo año a los combatientes durante ejercicios militares, incluido Cope

Los funcionarios de la Unidad de Innovación de Defensa se están preparando para la transición de la Arquitectura Espacial Híbrida (HSA) luego de las demostraciones de capacidad el próximo año a los combatientes durante ejercicios militares, incluidos Cope North y Northern Edge.

Rogan Shimmin, director del programa HSA de la Unidad de Innovación de Defensa, dijo a SIGNAL Media en una entrevista reciente que los funcionarios del programa están planificando su participación en Cope North y Northern Edge y también están interesados ​​en algunos otros ejercicios. Los ejercicios servirán como demostración de capacidades para los combatientes antes de la transición del programa al estado operativo. La Unidad de Innovación de Defensa trabaja en tecnologías con altos niveles de preparación para permitir una transición rápida. Los funcionarios esperan ver las capacidades de HSA en uso en 2025.

El programa tiene como objetivo integrar satélites comerciales y gubernamentales para preservar la seguridad operativa e informativa al tiempo que permite la colaboración entre los servicios militares y con aliados y socios internacionales, según un comunicado de prensa del programa. La arquitectura vinculará múltiples sistemas de comunicaciones terrestres con diversas redes satelitales, utilizando todos los enlaces disponibles, incluidos láser, radiofrecuencia, enlaces de datos tácticos militares y redes cableadas de segmento terrestre existentes y futuras.

"Ya estamos en conversaciones con un par de oficiales de programa sobre cuál será nuestra estrategia de transición, porque obviamente no queremos que esté en un prototipo indefinidamente, para pasar a una capacidad operativa", dijo Shimmin, y agregó que Los primeros elementos de esa transición podrían ocurrir en octubre.

Tanto el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea como el Centro de Análisis de Guerra Espacial han apoyado el programa desde el principio. Ahora el Comando de Sistemas Espaciales de Los Ángeles, una parte del Comando Espacial de Estados Unidos que desarrolla, adquiere, equipa, coloca y mantiene capacidades espaciales para los combatientes, es visto como un probable socio de transición. "Hemos estado interactuando muy estrechamente con el Comando de Sistemas Espaciales, que probablemente será el principal socio de transición", dijo Shimmin.

La Unidad de Innovación de Defensa está trabajando principalmente con el recién creado Mercado Espacial Comercial para la Innovación y la Colaboración del comando en Chantilly, Virginia. El comando cortó la cinta de la nueva organización el 6 de junio y “ha sido un gran socio para nosotros”, dijo el director del programa.

Normalmente, los administradores de programas pueden enumerar fácilmente todos los beneficios potenciales de sus programas, pero las implicaciones de la HSA son tan vastas que nadie puede predecir todos los impactos que tendrá, sugiere Shimmin. "El objetivo es hacer que la conectividad sea tan omnipresente en el espacio como en la Tierra y, al igual que con Internet en la década de 1950, hay un millón de aplicaciones en las que podemos pensar, pero 100 millones más en las que no podemos".

Sin embargo, los beneficios esperados incluyen aplicaciones tanto espaciales como terrestres, públicas y privadas. “Habrá mucho margen para nuevas aplicaciones de computación, almacenamiento y big data que puedan derivarse de ello, tanto dentro del entorno espacial como con repercusiones para las aplicaciones terrestres, como todas las derivadas tradicionales de inteligencia, vigilancia y reconocimiento, como los oleoductos. monitoreo, monitoreo ambiental y, por supuesto, aplicaciones militares”, dijo Shimmin.

La arquitectura debería expandirse y mejorar sustancialmente las comunicaciones por satélite, indicó Shimmin cuando se le pidió que enumerara los beneficios. “Comunicaciones ubicuas para satélites, por lo que puede asignarle tareas a su satélite en cualquier momento sin tener que esperar a que pase por la estación terrestre adecuada. Y también puedes extraer datos de tu satélite”, dijo. “Reduce enormemente la latencia de las tareas y operaciones de los militares. Pero también proporcionará datos de gran ancho de banda para muchas de nuestras constelaciones, especialmente las constelaciones de imágenes que producen petabytes de datos todos los días, la mayoría de los cuales se desperdician porque no tenemos el ancho de banda para extraerlos de los satélites. "

Los tipos específicos de datos podrían incluir el radar de apertura característico, que "produce datos enormes porque cada píxel tiene varios bytes o kilobytes de datos", explicó el director del programa. Eso podría incluir "datos de fase de la señal de radar que se recibe", explicó.

Para un programa militar, la HSA podría describirse como moviéndose a la velocidad de la luz. La Unidad de Innovación de Defensa solicitó por primera vez soluciones de la industria en octubre de 2021. Luego otorgó su primer tramo de contratos a Aalyria, Anduril, Atlas y Enveil en julio del año pasado, y un segundo tramo a SpiderOak Mission Systems, Amazon Web Services y el Proyecto Kuiper de Amazon. y Microsoft Azure Space en noviembre.

Recientemente, la organización adjudicó un tercer tramo de contratos que se encontraban en la tercera fase, la fase de negociación del contrato, pero esas empresas aún no habían sido reveladas cuando SIGNAL entrevistó a Shimmin. De hecho, los funcionarios del programa dejan que las empresas anuncien los contratos adjudicados antes de publicar la información ellos mismos, y al menos una empresa involucrada en el segundo tramo no había elegido ser nombrada en el momento de la entrevista.

El primer conjunto de contratos se centró en soluciones de redes definidas por software, el segundo en proveedores de nube y ciberseguridad y el tercero en proveedores de hardware con "constelaciones en órbita para demostración y prueba de todo el software que se ha desarrollado hoy", dijo Shimmin.

Una de las razones por las que el programa puede avanzar tan rápido es que la mayoría de las tecnologías necesarias están listas para funcionar. “Cuando empezamos esto, la mayoría de las tecnologías estaban bastante maduras. Ha sido esclarecedor y alentador ver lo avanzados que estaban todos y cuánto esfuerzo, dinero y pensamiento la industria ya ha puesto en este conjunto de problemas”, ofreció Shimmin.

Shimmin le da crédito a la constelación Starlink de SpaceX por convencer a los militares de que una Internet espacial podría convertirse en una realidad. Señaló que la idea se había discutido “durante varias décadas” y siempre con la inevitable conclusión de que sería prohibitivamente costosa. "El punto de inflexión ha sido Starlink, simplemente la industria ha seguido adelante y ha lanzado esa infraestructura, lo que ha hecho que el Departamento de Defensa se dé cuenta de que es posible".

Las tecnologías que permiten HSA y que han dado frutos en los últimos años incluyen redes definidas por software que permiten el "enrutamiento entre naves espaciales". La capacidad "ha sido una tecnología absolutamente fundamental y necesaria para todo esto", dijo Shimmin. Añadió que las comunicaciones ópticas también se encuentran “en un punto de inflexión realmente interesante”.

El movimiento del Departamento de Defensa hacia la ciberseguridad de confianza cero también juega un papel en impulsar al departamento hacia la HSA. “Las redes de malla aportan resiliencia a nuestra estrategia de comunicación porque la falla de un satélite no es un punto único de falla. Pero aumenta la superficie de ataque cibernético de Internet en su conjunto, por lo que debemos asegurarnos de adoptar todas las características de seguridad estándar de la industria”, sugirió Shimmin.

También se espera que la HSA se recupere por sí sola. "La gestión de la congestión es inherentemente necesaria para ser parte de los protocolos de enrutamiento", según Shimmin, pero las capacidades del protocolo de control de transmisión (TCP) y del protocolo de control de transmisión de Internet (TCP IP) han resuelto en gran medida ese problema, añadió.

La Unidad de Innovación de Defensa también está implementando una estrategia de confianza variable con una puntuación de confianza de dos partes para cada actor de la red, cada satélite y cada estación terrestre. Shimmin compara la primera parte, una puntuación de confianza estática, con una puntuación de crédito "basada en factores conocidos, como el hardware que estás utilizando, la seguridad del firmware, la propiedad extranjera conocida y la influencia de cada red, cada empresa".

El Departamento de Defensa puede proporcionar a las empresas comentarios sobre las diversas formas en que pueden mejorar sus puntuaciones. Los funcionarios podrían, por ejemplo, recomendar a una empresa que utilice hardware de una lista previamente aprobada.

La segunda parte es la puntuación de confianza dinámica similar a las estrategias utilizadas en Internet terrestre que incluyen monitorear el comportamiento de cada nodo de la red. "Si es un jugador conocido en la red el que pasa una cierta cantidad de datos cada día, generalmente de estas direcciones a estas direcciones, y ese comportamiento es consistente a lo largo del tiempo, puede generar una puntuación de confianza dinámica bastante buena", explicó Shimmin. “Pero si de repente comienza a extraer muchos más datos y a enviarlos a direcciones con las que nunca se ha comunicado en el pasado, eso podría ser un indicador de que algo está roto, corrompido o comprometido dentro de la red. En ese conjunto, en ese sentido, puede ser autocurativo porque los jugadores maliciosos o dañados pueden aislarse”.

Sin embargo, el desafío permanente será integrar “al menos docenas” de sistemas militares heredados, como el Sistema de Datos por Satélite, en nuevas arquitecturas de comunicaciones. “Inevitablemente, tiene que ser un enfoque pieza por pieza. Todo eso es un poco político pero también un poco técnico, simplemente lograr que cada uno de esos sistemas se comunique entre sí”, señaló Shimmin. “Pero el aspecto técnico es bastante sencillo. Luego, una vez que eso esté en su lugar, será simplemente cuestión de descubrir diferentes casos de uso de cómo los conjuntos de misiones deben poder apuntar sus satélites, por ejemplo, y qué bandas de frecuencia están usando para acceder a esos nodos que estar disponible."

Entonces, es un desafío sin una única solución. “Algunos de los conjuntos de misiones de reabastecimiento rápido podrán enviar nuevos satélites con nuevas [capacidades] como enlaces de comunicaciones ópticas, pero algunos de los satélites más antiguos y exquisitos podrían necesitar una puerta de enlace: el satélite traductor, por ejemplo, que podría ser solo una carga útil alojada dentro de la capa de transporte [Sistema de datos por satélite].

Los funcionarios del programa HSA también están trabajando con investigadores de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa desarrollando el programa Nodo de Comunicaciones Adaptativas Basado en el Espacio (Space-BACN), cuyo objetivo es revolucionar la forma en que funcionan las comunicaciones espaciales mediante el desarrollo de sistemas reconfigurables de alta velocidad y bajo costo. enlaces de datos ópticos para conectar varias constelaciones de órbita terrestre baja. La tecnología debería ser bastante fácil de adoptar para la HSA, indicó Shimmin.