NASAは国家の敵からの攻撃をどのように防御しているのか

NASAのジェット推進研究所(JPL)は、10億ドル(約1100億円)規模の宇宙船を設計、建造、そして運用している。そうした事業自体が攻撃対象となる。情報セキュリティの世界でAdvanced Persistent Threats(APT、持続的標的型攻撃)と呼ばれる攻撃を仕掛ける者たちは、境界の外をうろつき、宇宙船の操作に利用される地上中継局に接続している地球上ネットワーク、すなわち「地上データシステム」へのアクセスの機会を常に狙い続けている。

おそらく敵の目的は、秘密のデータ独自技術を盗み出すことだが、10億ドル規模のミッションが妨害されるリスクも存在している。過去数年間、APTが何カ月もシステムに侵入していた例を含む、複数のセキュリティ侵害事案を受けて、JPLはサイバーセキュリティへの多大な投資を開始した。

私はNASAのサイバーセキュリティに関するキー研究者であるArun Viswanathan(アルン・ヴィスワナタン)氏にその仕事についての話を聞いた。その内容は「現代の情報セキュリティを代表する内容」と「JPL特有の懸念事項」といった魅力的なものだった。とはいえ、重要なメッセージは前者のカテゴリの中にしっかりと含まれている。それは、情報セキュリティは、事後対応的ではなく、予防的なものでなければならないということだ。

JPLの各ミッションは、いずれも半分独立したスタートアップ企業に似ているが、技術的な制約はシリコンバレーのスタートアップたちとは非常に異なるものになりがちだ。例えば、ミッションのためのソフトウェアは通常、自社開発で革新的なものだ。なぜなら彼らのソフトウェア要件が、非常に厳しいためだ。たとえば、ソフトウェアの不正によって、宇宙探査機のCPUが100%占有されてしまうことは絶対に許されない。

成功したミッションは非常に長く続く可能性があるので、JPLは、数十年前の古くて誰も保守していないシステムを、多数保持している。彼らはそのセキュリティソリューションを、そうした古いソフトウェアの限界を踏まえて設計しなければならないのだ。ほとんどの企業とは異なり、それは一般に公開されていて、100人単位で施設見学者を受け入れている。さらには、他の宇宙機関などの、システムに特権的なアクセスをすることができる多くのパートナーがいる。

それらは、一方では国家への攻撃者からの格好の標的になっているのだ。そして言うまでもなく、それらは興味深い脅威モデルだ。

ヴィスワナタン氏は、2つの主要プロジェクトに主に焦点を合わせてきた。1つは、JPLの地上データシステム(すべての異種ネットワーク、ホスト、プロセス、アプリケーション、ファイルサーバー、ファイアウォールなど)のモデルと、その上の推論エンジンの作成だ。このモデルの内容は、プログラムを使って照会できる。

なお、興味深い技術的なサイドトピックがある。このプロジェクトで使われるクエリ言語はDatalogる。これは最近の復活を遂げた由緒あるPrologの、チューリング完全ではない派生物だ。

話を元に戻そう。このモデルができる前は、「この地上データシステムのセキュリティリスクは何ですか?」という問に自信を持って答えることができる人はいなかった。何十年もの歴史がある他の組織と同様に、その知識は大部分が、文書と人間の頭脳の中に閉じ込められていた。

このモデルがあることで「JPLのカフェテリアにいる誰かが、ミッションクリティカルなサーバーにアクセスすることは可能か?」といったアドホックな問い合わせが可能になる。そして、推論エンジンは経路を検索し、サービスと構成情報を一覧化する。同様に、研究者は、攻撃者の目標から逆算して、攻撃者がその目標に到達すると考えられる「攻撃ツリー」経路を構築し、それらをモデルにマッピングして、攻撃の緩和策を策定することができる。

彼のもう1つの主要なプロジェクトは、JPLの「サイバー状況認識力」を高めることだ。言い換えるなら、リアルタイムでデータを収集および分析できるようにシステムを装備して、攻撃やその他の異常な動作を検出するということだ。たとえば、CPU使用率の急上昇は、サーバーが侵害によって暗号通貨マイニングに使用されている可能性を示しているのかもしれない。

昔物事がうまく行っていなかった頃は、セキュリティは事後対応型だった。誰かが問題に遭遇しマシンにアクセスできなかった場合に、彼らは問い合わせをしてはくるものの、それはあくまでもその当事者が観察可能な範囲で行われているだけだった。最近では、多くのログインの失敗を重ねてやっと成功するといった形で示される、ブルートフォース攻撃などの単純なものから、通常の利用パラメーター以外による操作コマンドを機械学習ベースで検出するより複雑なものまで、悪意のある異常なパターンを監視することができる。

もちろん、攻撃ではなく単なる異常の場合もある。逆に、この新しい観測可能性は、システムの非効率性、メモリリークなどを、事後的にではなく予防的に特定するためにも役立つ。

もし読者が、Digital Oceanダッシュボードとそのサーバー分析のパノラマを見慣れている場合には、これらはみな非常に基本的なものに見えるだろう。しかし、既存の一様ではないレガシーシムテムを、大規模な観測性向上のためにリエンジニアリングすることは、まったく別の話なのだ。境界線とインターフェイスを見るだけでは十分ではない。特に特権アクセスを持つパートナーの観点から、境界内のすべての動作を観察する必要があるのだ。なぜならそこが侵害された場合には、そのアクセスが悪用される可能性があるからだ 。これはJPLに対する、悪名高い 2018年の攻撃の根本原因だった。

JPLの脅威モデルはとても独特だが、ヴィスワナタン氏の仕事は、私たちのサイバー戦争に対する、勇敢な新しい世界をみせてくれる。宇宙機関であれ、大企業であれ、成長しているスタートアップであれ、現代は情報セキュリティに積極的に取り組む必要がある。攻撃者の気持ちになって考えながら、異常な動作を継続的に監視することが重要だ。何か悪いことが起こったことがわかった後に反応するだけでは不十分なのだ。侵害につぐ侵害のニュースに巻き込まれる前に、読者の組織がこうしたことを簡単に学ぶことができるように祈る。

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(翻訳:sako)

初めて火星の空を飛ぶヘリコプター

Mars 2020のミッションは順調に進行中で、来年には打ち上げが予定されている。火星に送り込まれるハイテク装備の新しい探査機の中には、これもハイテクのヘリコプターが仕込まれている。ほとんど大気が無いに等しい惑星でも飛べるように設計されたものだ。火星の上空を実際に飛行する機体が送り込まれるのは初めてのことなので、その開発者たちは期待に胸を膨らませている。

「次の飛行では、火星の上を飛びます」と、JPLでこのプロジェクトのマネージメントを担当しているMiMi Aung氏は、ニュースリリースの中で述べている。最終版にかなり近いエンジニアリングモデルは、1時間以上飛行することができた。しかし、今回の2回の短いテスト飛行は、この小さな機体が実際に遠くの惑星上を飛ぶ前の、最初と最後の飛行となった。もちろん、ロケット打ち上げによる「飛行」は除いての話だ。

「ヘリコプターが試験室の中を飛び回っているのを見て、私は過去に同じ空間でテストされた歴史的な機体のことを考えずにいられませんでした」と、彼女は続けた。「この試験室は、Ranger Moonの探査機から、Voyager、Cassiniなど、これまでに火星に送り込まれた探査機のミッションを実現させてきたのです。その中に、私たちのヘリコプターがあるのを見て、私たちも宇宙探査の歴史の小さな一部になろうとしているのだと感じました」。

火星で活動中のヘリコプターの想像図

火星を飛ぶヘリコプターは、地球を飛ぶヘリコプターと、それほど大きくは違わない。もちろん、火星の重力は地球の1/3で、大気の濃度は1%ほどしかないから、相応の違いはある。たとえれば、地球の10万フィート(約3万メートル)上空を飛ぶようなものだ、とAung氏は説明した。

ソーラーパネルを備えているので、それなりに自力で探査できる

テストに使用された装置は、単に真空に近い状態を作り出すだけでなく、空気を火星に近い希薄な二酸化炭素混合ガスに入れ替えることができる。ただし、「重力軽減」システムは、ヘリコプターをワイヤーで軽く吊って、低重力をシミュレートするだけだ。

飛行高度は、なんと2インチ(約5cm)で、2回のテストの合計で1分間ほど浮上しただけ。それでも、このチームにとっては、1500ものパーツからできた4ポンド(約1.8kg)の機体を梱包して、火星に送り込む準備ができたことを確認するのに十分だった。

「素晴らしいファーストフライトでした」と、テストを担当したTeddy Tzanetos氏は語った。「重力軽減システムは完璧に機能しました。もちろんヘリコプターも完璧です。2インチの高さでホバリングできれば、必要なすべてのデータを収集できるのです。それで、この火星用のヘリコプターが、火星の薄い大気の中でも設計通りに自律飛行できることが確認できます。それより高く上がる必要はないのです」。

Mars 2020の探査機が着陸してから数ヶ月後に、このヘリコプターは分離され、最長でも90秒ほどテスト飛行を数回繰り返す。それが、大気より重い機体による別の惑星での最初の飛行となる。つまり、水素ガスを詰めた気球によるのではない、動力による初の飛行なのだ。

その機体は、ほとんど自動操縦で運航される。というのも、通信に往復で半時間もかかるので、地球から司令を送って操縦するのはさすがに無理なのだ。ヘリコプターは太陽電池とバッテリーを備えていて、小さな着陸用の足も取り付けられている。探査機から出発して、離れた場所を30日間以上も飛行することを試みる。その際には、約3メートルの高さで、探査機から数百メートルも離れた場所まで飛行することになるはずだ。

Mars 2020は、来年の夏には打ち上げの準備が完了すると見込まれている。目的地に到着するのは2021年のはじめごろだ。もちろん、それまでの間も、CuriosityとInsightは向こうで活動している。火星の最新情報は、まだまだ続々と入ってくるはずだ。

(関連記事:NASA chooses the landing site for its Mars 2020 rover mission
(関連記事:NASA shows off the design for its Mars 2020 rover

画像クレジット:NASA/JPL

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(翻訳:Fumihiko Shibata)

オポチュニティの最後の火星パノラマ写真は素晴らしすぎて言葉がない

火星探査車オポチュニティは、公式には永久にオフラインになったが、その科学と画像の遺産は存続する。そしてNASAは米国時間3月13日、あのロボットがその後塵の毛布に包まれていく前に送ってきた最後の、完全に近いパノラマをシェアした。

火星の表面にこれまで5000日(地球日ではなく火星日で)以上いたオポチュニティは、その最後をエンデバークレーターの中、その東縁にあるパシビアランスバレーで迎えた。生存の最後の1か月彼は、自分のまわりを規則正しく撮影し、多くの感動的なパノラマにまた一つを加えた。

パノラマカメラ「Pancam」は、撮影をブルー、グリーン、ディープレッド(深紅色、近赤外線色)の順にフィルタをかけて行い、354の画像で多様な地形や自分の一部、そして谷を踏み歩いた軌跡を拾う。下の画像をクリックすると完全な注釈つきのバージョンを見られる。

それは、人が望みうる火星の風景画像としてこれ以上のものがありえないほど完璧で、細部の違いまで詳細だ。色を加工しているので、この世のものとは思えぬ独特の美しさがある(元の色のバージョンはここにある)。そしてそのため、この探査車の最後のショットだという切なさが胸を打つ。彩色は実は完成していない。左下にあるモノクロの部分は、これから彩色する箇所だ。

厳密に言うとこれは、探査車が最後に送った画像ではない。あの致命的な塵の嵐が迫ってくるとき、オポチュニティは最後のサムネイルを送ったが、本体画像は送られなかった。それは、日没寸前の太陽の画像だ。

塵の雲が完全に太陽を覆い、オポチュニティが漆黒の闇に包まれたことは最後の送信でわかる。

上の画像中にある閃光やドットは、すべて画像センサーのノイズだ。本当は完全な闇で、その嵐の規模が全惑星サイズであることから考えると、数週間は続くだろう。

オポチュニティは、とてつもない幸運に恵まれた。設計寿命の何十倍も長持ちして旅をし、チームの最長予測すら超えた。しかも最後の日まで美しくて価値あるデータを取り続けたことは、その設計と制作が堅牢かつ細心であったことの証明だ。

画像クレジット: NASA/JPL

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(翻訳:iwatani、a.k.a. hiwa

NASAが作った雪の結晶が解けていくシミュレーションは嵐の予報に役立つだけでなくとても美しい

雪については、まだ分かってないことが多い。それはどこから来るのか? どこへ行くのか? どんな味がするのか? これらの疑問に、一応の答はあるけれども、もっと複雑な疑問もある。顕微鏡的な微細なレベルでは、空中の雪はどのように解(溶)けるのか? それが、NASAのあるプロジェクトのテーマで、その結果は実用的であると同時に美しい

雪は、天候というシステムの重要な要素だ(雪氷圏(cryosphere)という言葉をご存知だったかな?)。そして、雪が形成され解けていく過程は、気象学者が、たとえば嵐やその激しさを予報するのに役に立つ。でも雪について知るためには、雪片を手のひらに取って、それを見つめているだけではだめだ。どんな研究でも、それを正しく理解するためには現象の数学的モデルが必要だ。

Jussi Leinonenは、NASAのジェット推進研究所で長年、この問題に取り組んできた

“解けていく雪のモデリングに関心があった。それがわれわれの遠隔感知機器の観察に与える影響を、知りたかったからだ”、と彼は最近のリリースで言っている。天候のパターンを理解し予測できることは、もちろんロケットの打ち上げにも関係がある。

Leinonenがもたらしたものは、雪片の解ける様相や要因の正確なモデルだ。それを雪片のタイプごとに、温度の違いごとに、解け方の状態ごとに作っていく。そのベーシックなバージョンは: 雪片の凹面に水が集まってそこが液体になる。その小さな湖が広がり、やがて氷の結晶全体を覆い、核を包む。そしてそれもやがて解ける。

と書いてしまうと単純だが、Leinonenのモデルはきわめて詳細で、雪片の形の違いや塊りの違いによる解け方の違いも表している。それを3Dで視覚化した映像(下図)は、とても美しいだけでなく、とても正しく見える。

正確なモデルがあれば気象学者は、雪や雨のさまざまなタイプを分析でき、それらが、どんな条件下でどう振る舞う、ということも分かる。またそれらの違いがレーダーのどんな画像になるかも、詳細に分かる。

雪片が解けていく様子を高解像度で映像化した動画は、スクリーンセーバーとしても人気が出そうだ。ただしLeinonenが作ったのは、Geophysical Researchに載った研究論文のみだけど。

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(翻訳:iwatani(a.k.a. hiwa

NASAの折りたたみロボットは、ローバーの入れない場所にも潜入できる

NASAのジェット推進研究所(JPL)は絶え間なく驚きを供給してくれる。その最新作がPUFFER(Pop-Up Flat Folding Robot)。このロボットのデザインは折り紙にインスパイアされたもので、折りたためることが大きな特徴だ。車輪を引っ込めて平たくなることで、一般のローバーが入れない高さ制限のある場所にも入っていける。つまり、遠い月や惑星の表面をもっと深く探索できる。

ロボットがどうやって動くのかは上のビデオか下のGIF動画を見ればすぐにわかるだろう。車輪はほぼ地面と水平になるまでつぶれ、それでもある程度駆動力があるので天井の低い場所でも移動できる。底面には充電用のソーラーパネルがあり、車輪のトレッドは45度の傾斜も登っていける。しっぽもついていて、ボットが動き回る際の安定を保つ。

PUFFERは宇宙だけではなく、地球でも有用だ。火山の噴火口など通常のロボットでは進入が困難で人間が行くのは不可能な場所で科学者を手助けする。次の段階はセンサーなどの科学研究に役立つ機器を付加し、無人運転(現在はBluetoothによるリモートコントロール)機能によって単独あるいは集団行動できるようにすることが目標だ。

大型のローバーが平らにつぶしたPUFFERをおなか一杯に詰め込んで走る場面を想像してほしい。調査すべき場所に来たら折り紙ロボットたちを野に放って詳細な探索を行う。私はペットにしたいので、そのための開発も進めてほしいものだ。

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(翻訳:Nob Takahashi / facebook

NASAの小惑星捕獲計画が、ロボット宇宙船の提案を募集

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もうすぐ近くの惑星で、小惑星採鉱が可能になる。具体的には、2021年に、この惑星で。しかしNASAのAsteroid Ridirect Mission[ARM:小惑星移動計画]がそこへ到達するまでにまだ多くの課題がある。今日(米国時間9/20)NASAは公式「提案依頼書」を発行し、実際に小惑星移動を実行するロボット宇宙船について、パートナー4社に提案を要求した。。

このミッションは、最近実行されたOSIRIS-RExとは少々異なる。こちらは、小惑星へ行き、その一部を地球に持ち帰ろうというものだ ― 十分に困難だが、小惑星に関する最新の課題ではない ― 日本のハヤブサが既に成し遂げている(ちなみにそれは驚くべき功績である)。

ARMのゴールは、通過しようとする小惑星を、選び、持ち上げ、人の手が届きやすく安定した月の軌道に方向転換させることだ。その後宇宙飛行士が月を訪れた際にはこの比較的安全な環境で、ゆっくりと隕石を探し地球に持ち帰ることができる。

Boeing、Orbital ATK、Lockeed Martin、およびSpace Systemsの4社はいずれも「概念設計フェーズ」に参加し、宇宙船の基本部分を固めたが、今回は各社が他社と差別化するチャンスだ。例えば、ARMが惑星表面を探査するためのセンサーの構成や、着陸船の構造等は、未だに決定していない。

4社が提案書をまとめるまでに約1ヵ月ある。10月24日が締切で、NASAのJet Propusion Laboratoryが来年中に決定する。

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(翻訳:Nob Takahashi / facebook

NASA、探査機による最新火星写真を公開

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マーズ・リコネッサンス・オービターから1035枚もの写真が送られてきている。マーズ・リコネッサンス・オービターは、既に十年ほども火星の周りを飛んでいる探査機だ。NASAジェット推進研究所(JPL)が管理するこの探査機は、他の探査機とともに毎月火星からの写真を送ってくる。

写真は毎月送られてくるのだが、Popular Scienceの記事にもあるように、26ヵ月ごとくらいにシャッターチャンスが訪れる。すなわち火星、月、そして太陽の並びが最適な状態となり、この期間に膨大な写真を撮影して地球に送ってくるようになっているのだ。伝送に数週間もかかるほどだ。しかしそれだけの価値がある非常に鮮明な写真が送られてくる。

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今回送られてきたような精細な写真は、火星の表面について多くの情報を与えてくれる。また将来行われるであろう地上探査にも大いに役立つこととなるだろう。もちろんそうした実用上の目的を除いても、謎多き隣人の姿を写した写真は眺めているだけで興味深い。

8月3日に送られてきた写真は、アリゾナ大学のHiRISE(High Resolution Imaging Science Experiment)のページで見ることができる。もちろん過去に写された写真も掲載されている。

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(翻訳:Maeda, H

NASA、Mars 2020火星探査機のデザインをお披露目

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NASAが2020年に火星へ送り込む計画のローバー(惑星探査機)が具体化し、今日(米国時間7/16)ほぼ最終的なデザインが公開され、クールな新しい機器の詳細もいくつか披露された。(上の画像の超巨大バージョンがここにあるのでチェックされたし)。

費用を節約するために、これは本当のことで理にかなっているのだが、Mars 2020のローバーは多くのハードウェアがCuriosityと共通化されている。古い機種が素晴らしい仕事をしているのに、一から作り直す必要などあるだろうか?

「Mars 2020はCuriosityの設計と一部の余剰部品を活用しているため、同ミッションで受け継がれる部品のかなりの部分がフェーズAおよびBですでに構築されている」とMars 2020プログラムの幹部、George Tahuが NASAのプレスリリースで言った。「現在プロジェクトは最終設計と新システム構築を進めている」。

通常、フェーズAとBはコンセプトと研究作業が中心だが、宇宙の車輪を再発明する代わりに、Mars 2020はこれを仕立直した。同ミッションは生命体の発見に強く重点をおいており、そのために特化した機器を装備している ― そして、何もかも自分でやるのではなく将来のミッションを見据えて作られている。

着陸ゾーンは想定される生命への適性に基いて選ばれ ― 古代の河川、穏やかな気候、等々 ― Mars 2020は手がかりをさがして地表を削るだけではない。新型のコアリングドリルとコアサンプルを採取する試験官ラックを備えている。

火星資源の綿密な調査によって、有人ミッションで周囲から酸素その他の物質を収穫できる可能性を探り、地中探知レーダーで地表の下の興味深い構造を観測する。そしていつもの驚くべきカメラ群や様々なセンサーは、地球で待つ惑星学者たちが解読するための、あらゆる興味深いデータを記録するだろう。

新たに加わった装置の中で、平均的地球人にとって最も興味深いはのおそらくマイクロホンだ。ローバーの降下と着陸の音だけでなく、地表周辺の雑音を記録する。

「これは、一般人が火星の音を初めて聞く、素晴らしい機会になるだろう」とMars 2020の副プロジェクトマネージャー、Matt Wallaceは言った。「工学的に有益な情報も提供する可能性もある」。

果たしてどんな音だろうか? おそらく、空気の薄さを考えれば非常に静かだろうが、それでも興味津々であることは間違いない。

着陸そのものも改善される。これまでと同じ 「スカイクレーン」 が採用され、まずパラシュートを、次に降下プラットフォームを送り出し、これがローバーを地表に軟着陸させるが、2点改善されている

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「レンジトリガー」が、パラシュートを離す最適の瞬間を選んで、着陸の精度を高め、下方カメラが着陸ゾーンを再確認して、必要であれば着陸船を迂回させ危険な地表を避ける。

すべて予定通りに運び、製造、資金、あるいは計画に遅れがなければ、Mars 2020はその名を冠した年に発射され、2021年2月に目的地に到着する。

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(翻訳:Nob Takahashi / facebook