ハッカーたちは安価な衛星追跡装置を大量に構築している

今年のセキュリティ会議「デフコン」は完全にオンラインに移行しましたが、米空軍は金曜日から始まる数ヶ月にわたるコンテスト「Hack-a-Sat」を続行します。これは、軌道を周回する実際の衛星へのハッキングで締めくくられるものです。しかし、今週デフコンの航空宇宙村で発表される別のプロジェクトは、少なくとも同等のインパクトがあり、潜在的にははるかに広範な影響を持つはずです。それは、約100ドル相当のハードウェアで作られたオープンソースの衛星通信ツールです。

NyanSatと名付けられたこのプロジェクトは、単なるリモート会議のための代替手段ではありません。低軌道衛星通信技術をより身近なものにし、衛星地上局に搭載されている巨大で特殊な送信機、アンテナ、アンテナアンテナを、オープンソースソフトウェアと手頃な価格のハードウェアキットに置き換えることを目指しています。NyanSat地上局は、本物の衛星に取って代わるほど洗練されておらず、強力でもありませんが、その強みはどこにでも設置できる可能性にあります。NyanSatのデバイスを稼働させれば、NyanSatのアンテナを特定の座標に向け、そこにある衛星からの無線周波数の送信を受信できます。

「誰もが手に入れられるほど安価なものを作るための、ちょっとした抜け道としてこれを設計しました」と、空軍と国防デジタルサービスと共同でNyanSatプロジェクトを設計した組み込みセキュリティ企業Red Balloon SecurityのCEO、アン・クイ氏は語る。「ここでの革新的な点は、高価なモーターや制御装置を使わずに、安価なIMU（慣性測定装置）を使ってアンテナの方向を定めている点です。これは、ドローンの方向決定やナビゲーションに使われているのと同じタイプの機器です。できるだけ多くの人に実践的な体験を体験してもらい、DIY宇宙プロジェクトに興味を持ってもらいたいと考えています。」

NyanSat地上局は、箱から出してすぐに（いわば）GPSで位置を、IMUで方位を認識します。特定の座標を入力すると、自動的にアンテナをその座標に向けます。Red Balloonは、移動経路を簡単にプログラムできるアプリケーションプログラミングインターフェースも提供しており、周回する衛星に追従するようにデバイスの動きを制御できます。そこから、衛星からの送信を受信できるようになります。例えば、米国海洋大気庁（NOAA）の気象衛星と同期して、地球の高解像度の白黒画像をライブストリーミングしたり、空の任意の座標からの送信を受信したりできます。

Red Balloonの研究者たちは、NyanSat地上局向けに「Antenny」というカスタムマザーボードを設計した。回路図はオープンソースなので誰でも自作できるが、チームはボードなどの機器をキットにして1ドルで販売している。キットに含まれるハードウェアの価格は100ドル近くするが、Cui氏によると、Red Balloonは今年は研究者をDefconに派遣する費用を負担せず、毎年恒例のプールサイドでのネットワーキングイベントも開催しないため、NyanSatキットはオープンソースコミュニティへの贈り物になるという。これまでにRed Balloonは約65個のキットを販売しており、さらに50個程度をまとめて製造する予定だ。Cui氏によると、同僚たちが最近、キットの在庫が復活したらすぐに自動的に購入するように誰かが書いたボットを検知したとのことで、少なくともいくらかの潜在需要はあるようだ。

NyanSat地上局が増えれば増えるほど、それらの連携が強化され、既知の衛星との通信や、地球を周回するよりステルス性の高い未知の物体の探査などが可能になります。個々のNyanSat基地局は必ずしも共同体の一員として機能し、データを共有する必要はなく、個々の機器としてよりも、コミュニティ研究の一環として活用する方が多くの可能性を秘めています。すでに活発なDiscordチャンネルがあり、人々が基地局を立ち上げ、長期プロジェクトのアイデアを議論しています。

「北米全土に1,000基の基地局を配置したとしましょう」と崔氏は言う。「もし何かが存在するかどうかもわからないまま、空にレーダービームを照射できたとしたら、送信者であるあなたに反射して戻ってくる確率は天文学的に低いでしょう。しかし、何千もの基地局が全て受信していれば、反射波を拾った基地局から増幅・相関分析を行い、そこに存在するとは気づかないような破片やその他の物体を見つけることができるでしょう。」

NyanSatプロジェクトは驚くほど安価な地上局を約束しているが、軌道上の宇宙ゴミや記録されていない衛星を探す唯一の方法ではない。アマチュア観測​​者のグループは何十年もスパイ衛星を追跡してきた。低コストで分散型のオープンソース地上局ネットワークを構築する前例もある。2014年にNASAのSpace App Challengeハッカソン中に設立されたSatNOGSというプロジェクトも同様の研究を行っており、世界中に360以上の地上局を展開している。SatNOGSは、Libre Space Foundationというより大規模な組織によって運営されている。地上局の構築コストは300ドルから500ドルだ。Cui氏は、NyanSatとSatNOGSの両プロジェクトのソフトウェアと回路図はすべてオープンソースであり、互いに補完し合うことができるため、両コミュニティが重なり合うことを期待しているという。

「確かに類似点もあるようですが、それぞれのプロジェクトのスコープに関しては多くの違いがあります」と、Libre Space Foundationの運営ディレクター、ピエロス・パパデアス氏は述べています。「とはいえ、衛星通信技術スタック全体に関わるオープンソースプロジェクトや実装は、できる限り多く歓迎します。それは、より多くのコラボレーションの機会と、オープンソースの宇宙エコシステムを拡大するチャンスにつながるからです。NyanSatキットを手に入れて、SatNOGSクライアントを動作させるのが待ちきれません。」

レッドバルーンの研究者たちは、低コストの地上局に加え、NyanSatの巣箱のような役割を果たす、軍用仕様の可動式地上局を構築するための機材も集めました。この装置は、防塵防滴仕様の軍用アンテナステーションで、ハンヴィーに搭載して衛星通信を行うように設計されています。災害現場ではまさに重宝されるでしょう。地上局は、衛星通信専用のKuバンドと呼ばれるマイクロ波周波数帯で送信を行います。連邦通信委員会（FCC）の規制により、地上局からこの電力を不定期に送信することは違法となります。しかし、研究者たちはデフコン期間中に地上局の部品とその構造をライブ配信し、高精度・高確度の地上局の仕組みをより深く理解してもらう予定です。これは、NyanSat地上局の安価な部品とは大きく異なります。参加者は、送信に制限はあるものの、地上局を遠隔操作したり、より広範囲かつ明瞭に衛星通信を傍受したりすることも可能です。

「ニュージャージー州の清算人から新品同様の品が1,600ドルで買えるのは驚きだ」と崔氏は言う。

あるいは、NyanSat によるちょっとした控えめなコミュニティ衛星追跡だけを求めているのであれば、もっと少ないでしょう。

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