太空上网,不再是梦
时间：2020-12-10 00:00:43 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
美国宇航员从国际空间站发出的第一条Twitter信息,标志着人类的太空互联网之旅迈出了重要的一步。
“Hello Twitterverse!我们现在从国际空间站发送实时Twitter信息,这是有史以来第一条直接从太空发回的Twitter信息。”
美国东部时间1月22日上午12时13分,距离地面250英里的国际空间站,美国国家航空航天局(NASA)第22远征队的工程师T.J.Creamer发出了史上首条从太空直接连接到互联网的Twitter信息。NASA宣布,国际空间站终于实现了个人使用互联网。NASA还称,通过一种全新的互联网连接技术,国际空间站的工作人员将不仅可以直接发布Twitter信息,还可以使用电子邮件、网络电话和视频会议等互联网服务。
据了解,NASA的这种新技术,只要用于卫星通信和直播卫星电视的Ku波段(频率为11～14GHz的波段)在空间站和地面之间进行良好的信息传输时,天地之间就可以实现稳定的高速通信连接,这时远征队的宇航员们可以通过笔记本电脑,实现与地面控制中心的桌面电脑的连接,远程“上网”。
而在此之前,宇航员们发布在Twitter等社交网页上的信息,均为地面管制中心的工作人员接收从太空发来的电子邮件后,再进行转发。
Creamer的Twitter信息一发出,立刻被众多用户转载,也引起几乎全世界的兴趣——地球人向人类有史以来就一直充满向往的“星际”、“太空”又迈进了一大步。
随后,《计算机世界》记者第一时间联系到“嫦娥”卫星总设计师叶培健院士,以及总装备部、航天研究院和中国空间技术研究院的相关专家,但他们大多以“没有关注”、“不太了解”,或是“恐怕涉密,不方便谈论”为由,拒绝了记者的采访。
一位不愿意透露姓名的研究人员告诉记者:“中国航天技术和美国差距在20～30年,以我们现在的技术还难以望其项背。”据他透露,目前中国的太空通信研发能力仍然不足。“如果靠自主研发,太空通信技术发展的速度就会很慢;而核心技术购买也行,不过因为美国对于核心技术都是严密封锁的,所以中国很难有捷径可走。”
星际互联网并不虚幻
根据Creamer的Twitter信息记录,Creamer自2009年12月进入轨道以来,就一直尝试和地面控制人员协作,在空间站实现互联网接入。而此次这种全新的互联网连接技术,是NASA计划于2011年实现的“星际互联网”(IPN:InterPlanetary Internet)计划的一部分,而这也与NASA另一项更宏大项目“火星计划”密不可分。。
10年前,有“互联网之父”之称的谷歌全球副总裁Vinton Cerf博士一直致力于星际互联网的研究,而NASA的“火星计划”也在研究地球和火星之间的通信,并试图建立“火星网络”。双方一拍即合,开始了星际互联网的合作研究。因此目前的星际互联网相关的一些研究和技术也是NASA火星计划的一部分。
按照NASA的规划,星际互联网将是一个经过改进的超大型互联网,其核心是调用互联网的通讯设施,在行星、人造卫星、小游星、机器人太空船和工作人员之间进行稳定的通信,并以此为基础,架起一道骨干网。而早期的星际互联网将由3个基本部分组成:用于传输数据的新型协议、NASA的深空网络(DSN:Deep Space Network)和由6颗人造卫星组成的围绕火星运转的卫星群。
首先,在数据传输协议方面,星际互联网采用的是一种叫做“容断网络”(DTN:Disruption-Tolerant Networking)的技术。
据国际空间站的IT主管介绍,国际空间站距离地面250～400英里不等,并以1.73万英里/时的速度移动。再加上天体的自转、公转,太阳风暴和卫星飘移等因素,计算机的连接只能是断断续续的,非常不稳定。因此,目前地面上采用的TCP/IP技术不能满足要求,因为它要求计算机之间保持持续的通信连接。
而DTN的解决方法是,通过存储转发方式(store and forward),先将数据存储到太空轨道发射器上再进行传输。也就是说,从国际空间站到太空机器人的每个节点,都会将数据包贮存起来,当通信连接的最佳时机出现时,便迅速传送数据。“这就像在篮球场上传球一样,没有好的出手时机,队员会一直控球。”该主管说。
另一方面,星际互联网的DSN部分,是NASA用来跟踪数据和控制星际航天器导航系统的国际天线网络,由位于加利福尼亚、澳大利亚和西班牙的3处全球基地共同组成。该网络将支持地面与航天器不间断的无线电通信,可以说是从地球通往星际互联网的门户。
迈出太空通信第一步
在美国《时代》周刊2008年评选的最佳发明中,星际互联网入选榜单前10,入选理由是:“在太空上网将不再是梦。”
据了解,2008年10月,DTN进入系列验证阶段。在验证中,NASA利用DSN每周进行两次传输数据。同年11月,NASA成功测试了首套深空通信互联网模型,NASA喷气动力实验室工程师们利用DTN发送了数10幅太空图片,往返于地面与NASA的科学航天器之间。
2009年12月22日, NASA表示,首次以互联网为模型的外太空通讯网络测试完成。NASA空间网络架构、技术与标准经理Adrian Hooke称:“这是向创建全新空间通讯系统,即星际互联网所迈出的第一步。”
一位不愿透露姓名的专家向《计算机世界》记者表示:“星际互联网只是一种通信手段,不能替代人类航天技术。从短期来看,它对人类航天计划有推动作用,而要实现像地面互联网那样稳定的通信,对人类生活带来重大变化,还有很长的路要走。”
比如,为采集火星表面数据,实现地球与火星之间的通信,NASA将许多小型机器人投放到火星上。目前虽然已经能够在地球上收到从这些小型机器人传来的无线信号,但由于火星表面温度较高,导致这些机器人投放后损坏率比较高,传输信号也比较弱。
同时,星际互联网项目还面临着人造卫星维护、潜在的黑客入侵危机等问题。
尽管如此,全球数据公司总裁Mary E. Shacklett认为,随着星际互联网前期研究的不断增强,文化和商业的双重机遇即将涌现,如虚拟的星际太空旅行。空间系统贸易公司全球传播战略规划部的副总Rick Skinner说:“在未来的几年里,我们还需要定义太空的商业互联网。”
对此,Vinton表示,虽然星际互联网听起来好像是科幻小说一样虚幻,但实际上这个项目的研究已达10年之久,而且已经取得了非常大的进展,预计将于2011年正式启用。
Vinton希望各方齐心协力,把星际互联网推广到整个太阳系中,这样就不用为每个点单独设置一个通讯系统,只需要建设一个协同网络。就像互联网一样,它不是一个单独的网络,而是成千上万个网络共同协作交织而成的星际互联网。“届时,互联网‘.earth’和‘.mars’这样的域名也就不足为怪了。”
