卫星黑客：卫星和卫星系统简介

卫星及其产生的通信已成为现代经济的关键要素。

它们使我们能够在地球上的任何地方使用互联网、电视、GPS 和移动通信。

此外，世界上最强大的军队依靠卫星进行视觉和信号侦察和通信。

这些卫星中有许多是在现代安全问题出现之前开发的，很容易受到黑客攻击和拦截其通信。

在某些情况下，它们还可能容易受到指挥和控制。

在本系列中，我们将研究这些卫星被黑客入侵的多种方式。

在开始之前，我们先简单介绍一下它们是什么以及它们的工作原理。

什么是卫星？它们来自哪里？

当我们使用“卫星”一词时，我们通常指的是人造卫星。

任何围绕行星运行的物体都是卫星，但在我们现代和日常用语中，我们通常指的是人造卫星。

这些人造卫星的历史相当短暂，第一颗卫星于 1957 年 10 月 4 日由苏联发射。

这颗卫星被命名为 Sputnik（这个词通常从俄语翻译为“配偶”或“旅行伴侣”）。

随后，Sputnik 2 于 1957 年 11 月 3 日发射。

与今天的太空通信系统相比，这些卫星是相当简单的物体。

美国于次年（1958 年 1 月 31 日）发射了第一颗卫星 Explorer I。

尽管这些卫星是为科学用途而设计的，但这两个国家都认为他们的卫星计划对他们的军事和冷战野心至关重要。

从历史角度看，这两个国家之所以在卫星研发和发射方面处于领先地位，是因为他们拥有其他国家所不具备的火箭发射能力。

这种火箭技术是二战纳粹技术的残余。

二战期间，德国纳粹开发了世界上最先进的火箭技术，并将其用于轰炸英国的 V1 和 V2 火箭。

1945 年战争结束后，美国和俄罗斯都争相控制这项技术，为关键科学家提供庇护和免于战争罪起诉的豁免权。

这些科学家团队成为美国和苏联太空计划的骨干。

到 2024 年，许多国家已经开发并发射了自己的卫星。

包括以下国家：

阿尔及利亚、阿根廷、澳大利亚、奥地利、巴西、加拿大、智利、中国、丹麦、埃及、芬兰、法国、德国、印度、伊朗、以色列、意大利、日本、哈萨克斯坦、韩国、马来西亚、墨西哥、荷兰、挪威、巴基斯坦、波兰、俄罗斯、沙特阿拉伯、南非、西班牙、瑞士、泰国、土耳其、乌克兰、英国和美国。

卫星子系统

21 世纪的卫星已成为复杂的系统。这些系统由计算机控制，包含以下子系统：

1. 发电：这些系统需要电力来为计算机和通讯设备供电。现代卫星通常使用太阳能电池板来发电，几乎无限且永久（太阳能发电技术最初是为这些卫星供电而开发的）。

2. 热控制：太空非常寒冷。许多部件无法在接近绝对零度的太空温度下运行，因此系统必须为背向太阳的部件提供一些热量，并为背向太阳的部件提供冷却，以保持正常运行。

3. 遥测：该系统将设备运行数据传输到地球控制站并接收来自地球控制站的命令。

4.姿态控制：该系统测量飞行器方向并使用执行器将飞行器重新调整到适当的高度、轨道位置和天线定位。

5.通信：在许多此类卫星中，通信子系统最为关键。该子系统包括：

a. 用于“捕捉”地面站信号的接收器

b. 放大器增强信号强度

c. 对信号进行分类，并将输出信号引导至适当的下行天线

并将信号传送至地球。

如果任何一个系统出现故障，这些非常昂贵的设备就可能变成一块无形的砖。

轨道

大多数卫星都是地心卫星，也就是说，它们的焦点和中心是地球。

当然，有些卫星会前往其他行星和太阳系执行任务，但这种情况很少见，而且通常用于科学目的。

那些围绕地球或以地心为中心的卫星，我们可以根据它们维持的轨道类型进行分类。

低地球轨道或 LEO 通常被定义为距离地球表面 2000 公里以内的卫星；

中地球轨道或 MEO 是距离地球表面 2000 公里至 36,000 公里之间的卫星；

高地球轨道或 HEO 是距离地球表面 36,000 公里以上的卫星。

此外，有些卫星位于地球同步轨道（GEO）。

这些卫星距离地球表面超过 36,000 公里，其运行速度使其相对于地球的位置保持不变。

这样，我们始终知道卫星在天空中的位置，并可以将天线对准该位置。

卫星电视和较旧的卫星互联网服务使用地球静止卫星（埃隆·马斯克的 Starlink 使用非地球静止的低轨道卫星）。

卫星是现代经济所依赖的一项相对较新的技术。

卫星的正常运转对许多地面系统至关重要，例如导航、通信、互联网接入和军事侦察。

许多此类系统都没有得到妥善保护，只要具备适当的技能、硬件和软件，就可以相对轻松地破坏它们。

这可能会危及安全通信、全球定位，甚至军事战略和能力。

原文始发于微信公众号（网络研究观）：卫星黑客：卫星和卫星系统简介