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太空互聯網正帶來巨大機遇和挑戰

日期:2016-03-21

  互聯網在日常生活中正變得越來越重要,然而全球仍有三分之二的人口不能連接互聯網。有線網絡能夠覆蓋的範圍有限,蜂窩網絡也只能覆蓋少部分區域,太空互聯網將大幅提升互聯網的覆蓋範圍,特別是用戶密度相對較低的地區。互聯網的便利性將得到極大的增強,屆時無論人們處于偏遠農村,還是遙遠角落,或是身處太空,都能方便地登陸互聯網。

  太空互聯網是通過衛星、熱氣球等實現全球互聯乃至星際互聯的新型技術。目前,提供地面接入服務的太空互聯網已進入測試階段,面向星際探索服務的太空互聯網亦取得積極進展,這在極大擴展互聯網未來覆蓋範圍、極大豐富各領域應用的同時,也將給國家信息安全帶來新的挑戰。我國應重視並把握發展新趨勢,堅持攻防兼備、用禦一體的思路,及早布局和積極推進太空互聯網相關技術産品發展。

  一、太空互聯網發展現狀

  太空互聯網的內涵和範疇不斷拓展。太空互聯網最初的提出是源于對星際探索的需求。近年來,服務星際探索的太空互聯網研究仍在繼續,而針對地面接入服務的太空互聯網項目也在更加火熱地開展,且搭建載體已不僅局限于身處太空的衛星,更擴展到熱氣球、無人機等航空飛行器。特別是谷歌、三星、Facebook、SpaceX等科技巨頭看中了太空互聯網爲偏遠未入網地區提供服務過程中蘊含的巨大商機,建設熱情很高。

  提供地面接入服務的太空互聯網已進入測試階段。一方面,科技公司利用熱氣球、無人機等航空飛行器建設太空互聯網。谷歌的ProjectLoon項目利用裝有特殊設備的熱氣球爲發展中國家及偏遠地區提供廉價及穩定的網絡連接,目前已經與斯裏蘭卡簽約,將利用高空氦氣球提供地面民衆上網服務。Facebook正在研發爲偏遠地區提供互聯網服務的高空高續航無人機Aquila。另一方面,隨著衛星技術更加先進,布置衛星成本降低,很多科技公司也在籌劃利用衛星建設太空互聯網。SpaceX計劃使用4000顆地球同步軌道衛星覆蓋地球,將廉價、高效的互聯網服務帶到全球的任何角落。谷歌計劃爲衛星項目投入10億美元,初期打造180顆高性能繞地衛星。三星計劃建設一個由4600顆微型衛星組成的互聯網服務網絡。

  面向星際探索服務的太空互聯網亦取得積極進展。太空互聯網將爲人類太空探索提供重要的運營保障。現今衛星的有效載荷多由天線分系統和轉發器分系統組成,接收信號並轉發至地面處理,一般不承載路由器,無法滿足星際聯網的需求。思科公司制造並安裝了首個太空互聯網路由器,使衛星通信可以不依賴地面設施,給深空通信和星際互聯網提供了發展可能。針對太空傳輸的數據延遲和數據丟失等問題,美國宇航局研發出一種異于目前通用互聯網傳輸控制協議的新型協議,以支持太空互聯網的星際傳輸需求。太空互聯網可以被用于未來的火星乃至外太空的探索。星球實驗室的創始人馬斯克希望,當未來人類登陸火星時,太空互聯網技術可以使互聯網服務覆蓋火星。

  二、太空互聯網發展應用帶來的機遇與挑戰

  互聯網的覆蓋範圍和便利性將得到極大提升。互聯網在日常生活中正變得越來越重要,然而全球仍有三分之二的人口不能連接互聯網。有線網絡能夠覆蓋的範圍有限,蜂窩網絡也只能覆蓋少部分區域,太空互聯網將大幅提升互聯網的覆蓋範圍,特別是用戶密度相對較低的地區。互聯網的便利性將得到極大的增強,屆時無論人們處于偏遠農村,還是遙遠角落,或是身處太空,都能方便地登陸互聯網。隨著太空互聯網計劃不斷實施,國際空間站的宇航員將享受到更快更穩定的互聯網,改變目前需要與地面通信才能上網且通信經常中斷的局面。太空互聯網實現後,星際間通信將成爲可能,人們可以坐在家中通過太空互聯網自由地欣賞外太空的影像,或是與身在外太空的宇航員自由暢聊。

  基于太空互聯網的各領域應用將得到極大豐富。隨著星球實驗室等衛星廠商將越來越多的小型衛星送入軌道並不斷提高成像質量,我們將能夠看到地球每一個角落的實時畫面。這將幫助人類更深入地了解哪裏出現了問題,並在其發展成災難之前及時采取行動。全球森林看護(GFW)項目正計劃利用星球實驗室的實時圖片數據來預測和改變亂砍濫伐的行爲。各種全新的商業機會也將漸漸顯現。全球性農産品經銷商Wilbur-Ellis與星球實驗室在2015年2月簽訂了協議,在2016年種植期來臨之前,爲客戶提供一整套全新的工具,幫助農民更准確地管理農作物的産量。

  創立于2012年專注于海運的SpireGlobal計劃到2017年底的時候,將100顆衛星送入軌道,逐漸實現對全球海洋的實時跟蹤。太空互聯網發展給國家信息安全帶來新的挑戰。一是衛星技術的發展給國家的空天安全帶來了新的威脅。星載雷達、數據傳輸等技術的進步使得地表情形幾乎暴露無遺。軍事重地、絕密工程、關鍵設施等的泄露將極大地威脅國家安全。在信息化、大數據飛速發展的背景下,數據的累積分析也有可能危及國家的信息安全,從而帶來被動局面。二是基于無人機、熱氣球等的太空互聯網帶來便利的同時將給國家領土安全帶來新的挑戰。這些技術萬一被恐怖分子利用來傳遞信息、散布謠言,其後果將不堪設想,特別是那些躲在偏僻地區的恐怖組織一旦掌握技術,將大大加劇反恐的難度。

  三、我國發展太空互聯網的建議

  积极推进太空互联网相关技术、产品的研究制造。一方面,发挥我国空间技术优势,着力科研攻关。重点突破高性能卫星等航空航天器的研制、传输技术和传输协议的研发以及卫星系统的总体架构等技术难关,努力攻克卫星导航、航空发动机、无人机技术等细分领域的技术难题。另一方面,可以适当地针对我国广大未入网地区研发一些便捷、低成本的太空互联网技术,以提高互联网接入水平。将太空互联网建设融入国防航空航天体系中,协同完善空天一体化通信网络。架构于卫星和航空飞行器的太空互联网带来极大便利和广泛应用的同时也将带来新的挑战。随着国家战略需求和安全形势的转变,我国空军的建军思想已由单一国土防空型的战术空军,向“空天一体,攻防兼备”战略转变。空天一体化通信系统将是国防装备的投入重点,应将太空互联网建设融入到国防与航空航天体系中,进一步地完善空天 一体化通信网络。

  積極參與國際交流與合作,爲太空互聯網提供健康安全的發展環境。建設太空互聯網,離不開國際交流與協商。在保障國家安全的基礎上,應著力開展以下幾方面工作:一是積極開展太空互聯網技術上的交流合作,發揮我國的空間技術優勢,幫助落後國家的太空互聯網建設,同時借鑒先進的技術提高我國太空互聯網建設水平;二是積極參加國際間的相關協議和標准的制定;三是加強國際合作,防範恐怖勢力濫用太空互聯網。

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