این دومین مقاله با موضوع استفاده از رزونانس ها برای از بین بردن اجسام فیزیکی است.
مقاله اول "رد پای ویروس استاکس نت" مقدماتی بود و برای مخاطبان عادی وسیعی در نظر گرفته شده بود.
وقت آن است که با این روش به طور کامل آشنا شوید ، و ابتدا فیلم را با یک مثال تصویری از طنین تماشا کنید ، پس از آن فکر می کنم موضوع مقاله واضح تر می شود ، زیرا بهتر است یک بار ببینید تا صد بار بخوانید…
اینم یه ویدیو:
اینم یکی دیگه:
بنابراین لطفا با طنین با احترام رفتار کنید.
بسیار معروف ، برای Stuxnet ناشناخته است
ویروس معروف جهان استاکس نت در حال حاضر به نوعی داستان وحشتناک تبدیل شده است ، همه از آن اطلاع دارند ، اما هیچ کس به طور کامل نمی داند که چگونه او به طور مخفیانه سانتریفیوژها را برای غنی سازی اورانیوم به مدت دو سال از بین برد. این حتی خرابکاری نیست ، بلکه یک روش خرابکاری پیچیده تر است - خرابکاری.
فقط در طول دو سال فکر کنید ، صدها سانتریفیوژ دائما خراب می شوند ، همه برنامه های تولید مختل می شود ، متخصصان "در گوش خود" صدا می زنند و تا زمانی که پیامی از بلاروس در مورد تشخیص یک ویروس نیاید ، نمی توانند کاری انجام دهند. بار مبارزه ای که ماژول های به روز رسانی نرم افزار داخلی اتوماسیون صنعتی زیمنس بود.
بعداً ، این ویروس Stuxnet نامگذاری شد. ما روش عفونت مورد استفاده ، با روشهای نفوذ آن به سطح هسته و روش شکستن رمز عبور محافظ های Simatic S7 در شبکه محلی را کشف کردیم. ما از کاری که سیستم عامل ویروس کنترل کننده گروه سانتریفیوژ انجام می دهد ، چیزی فهمیدیم.
اما هنوز هیچ کس روش فیزیکی خاموش کردن تجهیزات را در این عمل خرابکاری توضیح نداده است. بنابراین ، ما خودمان سعی می کنیم این مهمترین معما را کشف کنیم.
ما چه می دانیم
در اینجا این کنترلر Simatic S7 با ماژول های جانبی مونتاژ شده است:
واحد ریزپردازنده خود یک جعبه با کلید آبی است ، سایر موارد جانبی هستند. نرم افزار میکروکنترلر (از زبان مترجم STEP 7 ویژه استفاده می شود) در فلش مموری داخلی قرار دارد. به روز رسانی نرم افزار و سیستم عامل کنترلر از طریق شبکه یا به صورت فیزیکی از طریق یک درایو فلش قابل جابجایی انجام می شود. چنین کنترل کننده هایی دستگاه کنترل گروهی برای 31 سانتریفیوژ گاز در یک زمان بود.
اما آنها مستقیماً سانتریفیوژها را از طریق دستگاه های دیگر - مبدل فرکانس برای عملکرد موتور الکتریکی ، تقریباً به شرح زیر شکستند:
اینگونه است که مبدلهای فرکانس (مبدل) موتورهای الکتریکی ناهمزمان با قدرتهای مختلف به نظر می رسند. این نام نشان دهنده هدف عملکردی این دستگاه است ، ولتاژ یک شبکه استاندارد (سه فاز 360 ولت) را به ولتاژ سه فاز با فرکانس متفاوت و درجه متفاوت تبدیل می کند. تبدیل ولتاژ توسط سیگنال های شبکه کنترل می شود یا به صورت دستی از صفحه کنترل تنظیم می شود.
یک کنترلر Simatic S7 بلافاصله گروه (31 دستگاه) مبدل فرکانس را کنترل کرد ، به ترتیب ، این یک واحد کنترل گروهی برای 31 سانتریفیوژ بود.
همانطور که متخصصان دریافتند ، معناشناسی نرم افزار کنترل کننده گروه به شدت توسط ویروس Stuxnet اصلاح شده است و آنها صدور دستورات کنترل گروهی به مبدل های فرکانس توسط نرم افزار اصلاح شده کنترلر Simatic S7 را عامل مستقیم خرابی سانتریفیوژ می دانند. به
نرم افزار دستگاه کنترل اصلاح شده توسط ویروس ، فرکانس عملکرد هر مبدل فرکانس را به مدت 15 دقیقه یک بار در فاصله 5 ساعته تغییر داد و بر این اساس ، سرعت چرخش موتور الکتریکی سانتریفیوژ متصل به آن را تغییر داد.
اینگونه است که در مطالعه ای توسط Semantic توصیف شده است:
بنابراین ، سرعت موتور از 1410Hz به 2Hz به 1064Hz و سپس دوباره تغییر می کند. به یاد بیاورید فرکانس عملکرد معمولی در این زمان بین 807 هرتز و 1210 هرتز است.
بنابراین سرعت موتور از 1410 هرتز در مراحل 2 هرتز به 1064 هرتز تغییر می کند و سپس به عقب برمی گردد.به عنوان یادآوری ، فرکانس عملکرد معمولی در این زمان بین 807 هرتز تا 1210 هرتز حفظ شد.
و معنایی بر اساس این نتیجه می گیرد:
بنابراین ، استاکس نت با کند کردن یا افزایش سرعت موتور در زمان های مختلف ، سیستم را خراب می کند
(بنابراین ، استاکس نت با کند کردن یا افزایش سرعت موتور در سرعت های مختلف در زمان های مختلف ، سیستم را خراب می کند.)
برای برنامه نویسان مدرن که فیزیک و مهندسی برق را فقط در مقطع دبیرستان می دانند ، این احتمالاً کافی است ، اما برای متخصصان با صلاحیت بیشتر چنین توضیحی سازگار نیست. تغییر در سرعت چرخش روتور سانتریفیوژ در محدوده مجاز و افزایش کوتاه مدت فرکانس کار به میزان 200 هرتز (حدود 15)) از مقدار اسمی به خودی خود نمی تواند منجر به خرابی عظیم تجهیزات شود.
برخی از جزئیات فنی
آبشار سانتریفیوژهای گازی برای تولید اورانیوم غنی شده به این شکل است:
ده ها آبشار از این دست در کارخانه های غنی سازی اورانیوم وجود دارد ، تعداد کل سانتریفیوژها از 20-30 هزار تجاوز می کند …
سانتریفیوژ خود یک دستگاه نسبتاً ساده در طراحی است ، در اینجا نقشه شماتیک آن آمده است:
اما این سادگی سازنده فریب دهنده است ، واقعیت این است که روتور چنین سانتریفیوژ ، به طول حدود دو متر ، با سرعتی در حدود 50،000 دور در دقیقه می چرخد. تعادل یک روتور با پیکربندی فضایی پیچیده ، تقریباً دو متر طول ، کاری بسیار دشوار است.
علاوه بر این ، روشهای خاصی از تعلیق روتور در یاتاقان ها مورد نیاز است ؛ برای این منظور از بلبرینگ های سوزنی انعطاف پذیر مخصوص استفاده می شود که دارای یک سیستم تعلیق مغناطیسی پیچیده است.
برای اطمینان از سانتریفیوژهای گاز ، مشکل اصلی رزونانس ساختار مکانیکی است که با سرعتهای خاصی از چرخش روتور همراه است. سانتریفیوژهای گاز حتی بر این اساس طبقه بندی می شوند. سانتریفیوژ که با سرعت روتور بالاتر از رزونانس کار می کند فوق بحرانی ، زیر - زیر بحرانی نامیده می شود.
فکر نکنید سرعت روتور فرکانس رزونانس مکانیکی است. هیچ نوع رزونانس مکانیکی مربوط به سرعت چرخش روتور سانتریفیوژ از طریق روابط بسیار پیچیده نیست. فرکانس رزونانس و سرعت روتور می تواند به ترتیب اندازه متفاوت باشد.
به عنوان مثال ، یک منطقه رزونانس معمولی سانتریفیوژ فرکانسی در محدوده 10Hz-100Hz است ، در حالی که سرعت روتور 40-50 هزار دور در دقیقه است. علاوه بر این ، فرکانس رزونانس یک پارامتر ثابت نیست ، بلکه یک پارامتر شناور است ، این بستگی به حالت فعلی کار سانتریفیوژ (ترکیب ، چگالی دمای گاز در وهله اول) و واکنش متقابل در ساختار تعلیق روتور دارد.
وظیفه اصلی توسعه دهنده تجهیزات جلوگیری از عملکرد سانتریفیوژ در حالتهای افزایش ارتعاش (رزونانس) است ؛ بدین منظور ، سیستمهای مسدود کننده اضطراری خودکار برای سطح ارتعاش (کرنش سنج) ، عملکرد با سرعت روتور باعث تشدید ساختار مکانیکی می شود (تاکومترها) ، افزایش بارهای فعلی موتور (حفاظت فعلی).
سیستمهای اضطراری هرگز با تجهیزات مسئول عملکرد عادی نصب ترکیب نمی شوند ، آنها سیستمهای الکترومکانیکی جداگانه و معمولاً بسیار ساده برای توقف کار هستند (به سادگی کلیدهای اضطراری). بنابراین نمی توانید آنها را به صورت برنامه نویسی غیر فعال کرده و مجدداً پیکربندی کنید.
همکاران ایالات متحده و اسرائیل مجبور بودند یک کار کاملاً بی اهمیت را حل کنند ، - سانتریفیوژ را بدون فعال کردن اتوماتیک ایمنی از بین ببرید.
و اکنون در مورد ناشناخته نحوه انجام آن
با دست روشن مترجمان مرکز علمی "NAUTSILUS" ، که تحقیقات متخصصان Symantik را به روسی ترجمه کردند ، بسیاری از متخصصانی که گزارش Symantik را در اصل نخوانده بودند معتقد بودند که این حادثه ناشی از ولتاژ کار است فرکانس به موتور الکتریکی سانتریفیوژ به 2Hz کاهش می یابد.
اینطور نیست ، ترجمه صحیح در ابتدای متن مقاله آمده است.
و در اصل ، کاهش فرکانس ولتاژ تغذیه یک موتور القایی با سرعت بالا به 2 هرتز غیرممکن است. حتی تأمین کوتاه مدت چنین ولتاژ با فرکانس پایین به سیم پیچ ها باعث ایجاد اتصال کوتاه در سیم پیچ ها و ایجاد محافظت از جریان می شود.
همه چیز بسیار هوشمندانه انجام شد.
روش تحریک رزونانس در سیستم های الکترومکانیکی شرح داده شده در زیر می تواند ادعا کند که جدید است ، و من نویسنده آن در نظر گرفته می شوم ، اما به احتمال زیاد قبلاً توسط نویسندگان ویروس Stuxnet استفاده شده است ، اما افسوس که فقط سرقت ادبی باقی می ماند. به
و با این وجود ، من با انگشتانم توضیح می دهم ، در عین حال یک برنامه آموزشی در زمینه اصول فیزیک را انجام می دهم. تصور کنید یک بار عظیم ، مثلاً یک تن ، روی کابل آویزان شده است ، فرض کنید 10 متر طول دارد. ما ساده ترین پاندول را با فرکانس طنین خاص خود بدست آورده ایم.
فرض کنید که می خواهید آن را با انگشت کوچک خود بچرخانید ، با تلاش 1 کیلوگرم. یک تلاش واحد هیچ نتیجه قابل مشاهده ای نخواهد داشت.
این بدان معناست که شما باید آن را به طور مکرر فشار دهید ، سعی کنید 1 کیلوگرم به آن فشار بیاورید ، مثلاً 1000 بار ، سپس می توان فرض کرد که چنین تلاش چندگانه در کل معادل یک بار استفاده از یک تلاش در تن خواهد بود ، این کاملا به اندازه کافی برای چرخاندن چنین پاندولی
و بنابراین ، ما تاکتیک ها را تغییر می دهیم و بارها با انگشت کوچک خود بار معلق را فشار می دهیم و هر بار 1 کیلوگرم تلاش می کنیم. ما دیگر موفق نخواهیم شد ، زیرا ما فیزیک نمی دانیم …
و اگر می دانستند ، ابتدا دوره نوسان پاندول را محاسبه می کنند (وزن کاملاً بی اهمیت است ، سیستم تعلیق 10 متر است ، نیروی جاذبه 1 گرم است) و با انگشت کوچک بار را با این دوره فشار می دهند. به فرمول به خوبی شناخته شده است:
در عرض 10 تا 20 دقیقه ، این آونگ با وزن یک تن می چرخد تا "مامان گریه نکند".
علاوه بر این ، لازم نیست با انگشت کوچک بر روی هر نوع پاندول فشار دهید ؛ این را می توان یک یا دو بار و حتی پس از صد نوسان پاندول انجام داد. فقط زمان ایجاد به طور نسبی افزایش می یابد ، اما اثر تجمع به طور کامل حفظ می شود.
و با این حال ، من افرادی را که در دوره دبیرستان فیزیک و ریاضیات می دانند (سطح دانش یک برنامه نویس معمولی مدرن) ، تعجب می کنم ، دوره نوسان چنین پاندولی به دامنه نوسان بستگی ندارد ، آن را یک میلی متر بچرخانید یا یک متر از نقطه استراحت ، دوره نوسان و بر این اساس ، فرکانس نوسان پاندول ثابت خواهد بود.
هر ساختار فضایی حتی یک فرکانس تشدیدی ندارد ، بلکه چندین آونگ در آن وجود دارد. سانتریفیوژهای گازی ، به دلیل ویژگی های فنی ، دارای اصطلاحاً فرکانس تشدید اصلی با کیفیت بالا هستند (آنها به طور موثر انرژی ارتعاش را جمع می کنند).
فقط کافی است سانتریفیوژ گاز را با انگشت در فرکانس رزونانس بچرخانید. البته این یک شوخی است ، اگر یک موتور الکتریکی با سیستم کنترل خودکار وجود داشته باشد ، می توان همین کار را به طور نامحسوس تری انجام داد.
برای انجام این کار ، شما باید سرعت موتور الکتریکی را در حرکت تند و تیز افزایش دهید (همانطور که ویروس در 2 هرتز انجام داد) و این تکان ها را با فرکانس رزونانس ساختار مکانیکی سانتریفیوژ صادر کنید.
به عبارت دیگر ، لازم است موتور را با استفاده از مبدل ولتاژ فرکانس با فرکانس متغیر ، فرکانس رزونانس مکانیکی را تامین کنیم. لحظه نیرویی که در موتور رخ می دهد هنگامی که فرکانس تغییرات ولتاژ تغذیه با فرکانس رزونانس مکانیکی به محفظه منتقل می شود و به تدریج نوسانات رزونانس به سطحی می رسد که در آن نصب شروع به فروپاشی می کند
نوسانات فرکانس نزدیک به یک مقدار متوسط معین "ضربه" نامیده می شود ، این یک اثر استاندارد هر مبدل فرکانس است ، فرکانس ، همانطور که می گویند ، در محدوده خاصی "راه می رود" ، معمولاً بیش از یک دهم درصد اسمی. خرابکاران با استفاده از این ضربانهای فرکانس طبیعی ، تعدیل فرکانس موتور الکتریکی خودشان را معرفی کردند و آن را با فرکانس رزونانس مکانیکی ساختار فضایی سانتریفیوژ هماهنگ کردند.
من دیگر وارد این موضوع نمی شوم ، در غیر این صورت متهم می شوم که دستورالعمل های گام به گام برای خرابکاران نوشته ام. بنابراین ، خارج از بحث ، من س ofال یافتن فرکانس رزونانس برای یک سانتریفیوژ خاص را (برای هر سانتریفیوژ فردی است) می گذارم. به همین دلیل ، من روش تنظیم "خوب" را توصیف نمی کنم ، زمانی که لازم است در آستانه ایجاد حفاظت اضطراری در برابر ارتعاشات تعادل ایجاد شود.
این وظایف از طریق نرم افزارهای موجود سنسورهای جریان ولتاژ خروجی نصب شده در مبدل های فرکانس حل می شوند. حرف من را قبول کنید - این کاملا قابل درک است ، فقط الگوریتم ها هستند.
باز هم در مورد حادثه در نیروگاه سایانو-شوشنسکایا
در مقاله قبلی ، این فرضیه مطرح شد که تصادف در نیروگاه برق آبی به همان شیوه (با روش رزونانس) در کارخانه غنی سازی اورانیوم در ایران با استفاده از نرم افزارهای ویژه ایجاد شده است.
البته این بدان معنا نیست که همان ویروس Stuxnet اینجا و آنجا کار می کرد ، البته نه. همان اصل فیزیکی تخریب اجسام کار کرد - طنین مصنوعی یک ساختار مکانیکی.
وجود رزونانس با وجود مهره های پیچ نشده برای بستن روکش توربین و خواندن تنها سنسور ارتعاش محوری که در زمان حادثه کار می کرد ، نشان داده می شود.
با توجه به همزمانی زمان و علل حادثه HPP با واقعیت خرابکاری در کارخانه غنی سازی اورانیوم ایران ، سیستم کنترل ارتعاش مداوم در زمان حادثه خاموش شد ، عملکرد واحد تحت کنترل سیستم کنترل خودکار واحد توربین ، می توان فرض کرد که رزونانس یک پدیده تصادفی نبود ، بلکه یک پدیده ساخت دست بشر بود.
اگر این فرض درست باشد ، بر خلاف وضعیت سانتریفیوژهای گاز ، کار تخریب واحد توربین نیاز به مداخله دستی دارد. تجهیزات موجود در HPP به نرم افزار خرابکاری اجازه نمی دهد تا فرکانس رزونانس فردی را بطور خودکار تشخیص دهد و سپس ارتعاشات را در حالت اضطراری بدون ایجاد حسگرهای اضطراری نگه دارد.
در نیروگاه برق آبی ، کار نرم افزار خرابکاری نیاز به استفاده از "عامل انسانی" داشت. شخصی به نحوی مجبور شد سرور کنترل ارتعاش را خاموش کند و قبل از آن پارامترهای رزونانس یک واحد توربین خاص را به توسعه دهندگان نرم افزار خرابکاری منتقل کند ، که شش ماه قبل از حادثه طی تعمیر برنامه ریزی شده از آن حذف شد.
بقیه موضوع مربوط به تکنیک بود.
نیازی به تصور نیست که طنین در بدنه روتور توربین رخ داده است ، البته نه. طنین لایه آب ، اشباع شده با حفره های حفره الاستیک ، بین روتور توربین و پره های راهنما ، ایجاد شد.
به صورت ساده تر ، می توان چنین تشبیهی را تصور کرد ، در پایین چشمه ای از حفره های حفره ای بین روتور توربین و پره های پره های راهنما وجود دارد و این چشمه با ستونی از آب به ارتفاع صد متر پشتیبانی می شود. به نظر می رسد یک مدار نوسانی ایده آل است. چرخاندن چنین سیستم پاندولی یک کار بسیار واقعی است.
به خاطر همین طنین است همه تیغه های پره های هدایت کننده ، نه از نظر مکانیکی ، در اثر برخورد شکسته شده اند ، بلکه توسط یک بار پویا شکسته شده اند. در اینجا عکسی از این تیغه های شکسته وجود دارد ، هیچ اثری از ضربه مکانیکی در سطوح آنها وجود ندارد:
تیغه های شکسته پره های راهنما سوراخ تخلیه توربین را مسدود کردند و از این شرایط پیش بینی نشده بود که این حادثه تبدیل به یک فاجعه شد.
روتور توربین شبیه یک پروانه ابر تانکر بود و شروع به چرخش در "قوطی بسته آب" با جرم یک و نیم هزار تن و سرعت چرخش 150 دور در دقیقه کرد. در منطقه کار توربین ، چنین فشار بیش از حد آب ایجاد شد که درب آن پاره شد و خود توربین ، به گفته شاهدان عینی ، به همراه روتور ژنراتور (کولوس 1500 تن) به پرواز درآمد سقف سالن توربین
چیزی که بیشتر برای همه شناخته شده بود.
