区块链如何保护宇航员在太空漫游时不被宇宙碎片撞到 牧牛区块链研究院宣仪

这篇文章是来自哈克诺恩,原作者:莫尼卡·赫纳德斯,由《星球日报》的译者卡蒂耶编,新的宇宙纪元已经到来,我们见证了新事物的出现和空间任务中先进技术的发展。这一技术进步的大爆发,对太空研究、旅行和探索的进展和效率都产生了深刻的影响。国际空间站与政府和私营公司及研究机构保持着合作。因为成本高、技术复杂,空间领域的发展需要多方合作,涉及多方面利益。2017年,我在阿斯特拉火箭公司担任全球通讯经理,主要从事等离子电力推进技术在空间运输中的开发,因此获得了第一手资料。自小我就被宇宙所吸引。空间是一次冒险的先兆,它向我们展示了文明社会发展过程中需要应对的复杂挑战。目前,全球空间生态系统正在逐步发展,空间网络安全的传统模式是保护与国家安全有关的敏感信息,强化中央化计算服务器和云端架构。由于对等网络(P2P)基础设施的广泛应用,人们开始寻找避免错误发生的方法。近来,我研究了在区块链上政府和私营企业的空间合作。在6个星期的时间里,我与全球范围内的区块链爱好者、学生和专家们一起参加了第一个区块链培训课程,并共同学习了企业区块链基础课程。该课程由区块链中心的金融技术学校和 GregoryLaBlanc教授组织,先后授课。通过调查,我了解到,区块链作为一项令人兴奋的太空技术的发展并不比其他技术落后多少。块链是一种非中心化的分类记账技术,这种技术可以提供拥有权记录,并将数据传输到一个真正的共享源,而非集中的总帐。确切地说,数据块利用带加密算法功能的散列在链上,使数据能够被跟踪,并能提供交易证明。当链路中的数据被篡改时,计算机节点能够迅速检测到数据的不一致,并拒绝交易,从而达成网络共识。政府和私营研究机构正在共同探索空间领域,尤其是卫星的区块链结构。SpaceChain区块链公司已经提议通过众筹的方式开发开放源码卫星。Blockchain是一家区块链公司,他建议使用卫星来发布有关比特币区块链的信息,从而降低比特币对互联网的依赖。ConsensySpace发布了 TruSat,这是一个基于区块链的数据库,可以监测卫星的位置变化。空间碎片是区块链技术应用中一个较为特殊的例子。人造卫星的爆炸,碰撞,或者在轨道中破裂,都会造成太空垃圾的出现。空间碎片的高速移动会造成很大的损害,这取决于体积和大小。空间碎片还可能使人造卫星脱离轨道,影响到国际空间站的基础设施 ISS,并可能损害宇航员在太空行走,截至2020年2月,欧洲太空总署报告说,有34

000个直径大于10厘米的物体环绕地球飞行,近地轨道发生了500多起解体、爆炸和碰撞。近地轨道距离地面约2000千米(以美国航空管理局 NASA所在位置为准)。近地轨道上聚集了大量的碎片,地球的重力也是如此。赤道上距离地球35

786千米处为地球同步轨道。随着通信和天气人造卫星的增加,人们更加关注同步轨道,因为它与地球自转的方向和周期保持一致。在地球同步轨道上的空间碎片所造成的危害无法预测。目前,成功发射的人造卫星中只有一部分仍在太空运行。为加速网络速度,越来越多的人造卫星向太空发射。私营部门计划发射数万颗卫星,其中包括 SpaceX公司的 Startlink网络卫星、亚马逊的 Project Kuiper和 OneWeb。现在的问题是,我们如何利用这些新兴技术来管理那些聚集了人造卫星和空间碎片的地球轨道数据。长远来看,这很难实现。在轨道上密集的物体可以造成毁灭性的后果,尤其重要的是,太空碎片具有聚集的危险。多数科研机构和有关利益方相互协作,又相互独立管理空间碎片,包括但不限于 NASA、美国国防部空间碎片计划、欧洲航天局和机构空间碎片协调委员会等。国家科学与技术委员会将2018年最早的3年教师生涯奖授予俄亥俄州阿克伦大学教授。有消息称,该奖项授予 NASA的格伦研究中心,主要用于太空区块链项目的研究。该研究计划开发一个基于以太坊的体系结构,并将其应用到自主航天器的先进技术,如认知计算,物联网和机器学习。独立的宇宙飞船可以监测、识别和躲避太空碎片,还可以在外太空环境中自动执行任务。外层空间的距离超越近地轨道和日月间的位置。NASA是一个政府机构,它与公众分享整个过程的发展细节和当前任务执行情况。有关这次研究的最新有趣信息,可从某些技术报纸上查阅。韦·科西斯和其他研究人员,包括 NASA全体员工,也在发表的技术论文中对此进行了解释。”“开发有效的数据驱动方法仍然是当前的挑战,因为处理数据需要大量数据和足够的计算能力。面对这一挑战,需要建立一种去中心化、安全性和保密性的编程模式,以在众多分散、不可信并可能限制计算能力和计算智能的计算节点中实现异步协同计算过程。这一范例程序是为开发区块链、去中心化学习、同态加密和网络技术等软件定义而设计的。现任普度大学教授 WeiKocsis在2019年Converge2Xcelerate会议上与大家分享了一些值得讨论的观点。韦·科西斯强调了外层空间计算能力的局限性,以及以云端系统为基础的机器智能。远程,碎片,辐射干扰对航天器具有破坏性,并会导致数据,通信和判断的延迟。Wei Kocsis解释说:“如果外层空间出现了紧急情况,那么没有足够的时间来立即反映问题,而且还可能导致这一后果。NASA的文件中证实了对紧急情况的看法。这份报告列举了空间碎片对国际空间站宇航员的影响,在这些影响中, APPLE是 NASA的工程学院和工程学部门,写道:“有时对于整体评估和战略的实施缺乏预警。举例来说,在2019年,国际空间站收到了一份关于碰撞危险的红色警告,这意味着发生碰撞的风险大于万分之一。由于没有足够的时间来执行躲避碰撞的命令,因此如果国际空间站被碎片击中,宇航员就会进入 Suyuz航天器,以躲避危险,使他们能够存活下来。韦·科西斯在会议上讨论到:“有限的燃料和基于云端的中央计算结构的存储记忆是维持外层空间任务的关键挑战。多个组织、机构和利益相关方在信任方面也面临着挑战。"太空飞船不只是 NASA所属的,其他国家也有。它还意味着将存在恶意竞争,我的意思是,值得信任的组织将更少。在这种情况下,信任问题仍有待解决。通过使用其他层次的应用程序,如智能合同,可以解决复杂的去中心化区域块链总帐问题。智慧合同是电子交易,例如以太坊,就是区块链网络中的程序化执行。如符合所需条件,交易程序的执行和实施将得到保证。韦·科西斯和研究人员普拉文·费尔恩斯诺多,将他们的工作扩展到智能合约上。我们计划利用以太坊智能合约来实现网络规划,以太坊将实现自动化和安全。两位研究人员均声称就这些技术提交了临时专利申请。在区域链网中有公共的数据源,所以多方建立的内部激励机制能够提前运行这些自动执行的智能合约。将根据特定目的对这些可计算的合约进行程序化。目前,尚无可靠的数据来源。有关独立卫星和空间碎片的混合数据反映出技术和政策方面的烦琐问题,在我的研究中,我从合约法律的角度来研究智能合约的惊人而深刻的细节。Kevinwerbach和 Nicolas Cornell教授在 ExMachina合同中解释道:“智能合同与其他电子协议的主要区别在于执行。当电脑感到需要满足这些要求时,数据导向的或可计算的合同将自动执行。由电子化向数据和可计算合同化发展,体现了机器自动化的发展趋势。在合同谈判、形成、执行和执行过程中,当计算机能够迅速地取代人时,合同可以在机器的一致允许下迅速地运行。目前对执行软件密码的步骤进行了简化,有些情况下智能合约仅仅改变了问题,并没有消除问题。即便智能合约按照设计的方式执行,其结果也可能无法达到标准,这对合作各方来说是一个挑战。又或者说,考虑到经济效率的标准是固定的,所以它是固定的。举例来说,不执行可能是最理想的结果,而效率方面则不断提高。机械自动化的发展的确可以管理和解决空间碎片问题。空间碎片的管理可以是自动执行,而非机构和跨网络之间的操作。但是,从契约法的角度来看未来的情景运用,可能会引起许多复杂的问题。举例来说,如何处理编码错误。沃巴赫和科内尔写到:“即使区块链的共识运行系统是可靠的,智能合约应用程序的运行也可能…”,管理自动化机器中基于不同目的进行编程的强制性智能合约所涉及的用途也会产生一些问题。过分依赖自动飞船也可能失去控制,在2019年Converge2Xcelerate大会上, Wei Kocsis讲述了硬件开发的原型,样机使用基于区块链的协议来开发卫星。工作量证明用于 NASA研究工作检测阶段。这些工作量证明与共识算法协议的类型有关,并且必须达到协调交易节点。Wei Korcsis提示,在许可的区块链上,协议的授权证明需要授权的人对交易的有效性达成共识,交易也可以重新考虑。公链与私链之间存在着重大差异。公链不同于无权限区块链,例如比特币区块链和以太坊区块链,公链和授权区块链使用公共数据验证。只有一个经过验证的用户可以在区块链上编写和控制数据。公共链和授权区块链之间的区别在于,它们对管理认证用户的工具级别不同,而且它们可以轮流读写数据。BlockchainArmy咨询公司的总部设在伊斯坦布尔和鹿特丹,主要从事利用区块链技术解决空间碎片问题的研究。BlockchainArmy公司在其官网上计划采用基于区块链的独立管理平台。在该平台上,各机构以公开透明的方式列出了分类法。区块链架构中空间碎片的数字化将减少协调数据和相关方之间通信所需的时间。存取空间碎片的资料将由授权公链控制。该体系结构将保护经过验证的用户信息中涉及国家利益的内容,并保持公开的公共数据,确保可实时跟踪。象 WeiKocsis和其他研究人员一样, BlockchainArmy也计划使用智能合约。这类智能合约将自动执行,并告知合作伙伴运行过程中的风险。据估计,清除所有的空间碎片的费用高达27亿美元。这一数据与其他研究该领域市场的预测值相差不大,空间碎片区块链体系结构的应用是用新的方法解决旧问题。数十年来,业界专家一直提醒我们,应该优先考虑这种方法的需求。对于这一问题,专家的研究、解决方案和咨询公司都有两个主要原则。这一原则与具有自我强制力的智能合约有关,它旨在减少延迟和摩擦。将多方信任问题转化为一个基于技术堆栈的自动化体系结构,有关各方利益相关者的第二条原则以及大数据的完整性和透明度。空间碎片的数据完善问题日益受到区块链公司的关注。包括 Aratos Group、区块链2050 BV、 LTO网络和英国 SpaceChain公司在内的"太空垃圾管理行动"最近计划利用区块链技术来识别和管理垃圾。此外,还进行了其他重要研究,包括 NASA对人类飞行自动化飞船的探索,2019年 NASA空间交通管理区块链白皮书。欧洲太空总署的区块链白皮书则对地球观测持保守态度,整合来自大量空间碎片的数据非常迫切。某些区块链技术的基本属性适用于上述的用例。航空公司和以区块链技术为基础的机构的技术组合使网络替代成为可能。区块链堆栈的多样性包括共识、算法、协议、规则和加密,在平台层上,在应用层的智能合约,以及不同级别的节点。使用者(验证者)可为空间任务、探索、碎片确认和清除作出贡献,在区块链技术日趋成熟的今天,公营和私营机构将会更多地关注空间区块链的发展,并不断引领我们走向未来。韦·科西斯已经在2019年Conv2x大会上给了我们许多有价值的建议,”“我认为,未来的计算技术将是一种协作关系,人们需要拥有自己的数据,并使自己的数据和计算智能更有价值。未来的计算机技术不只是 NASA的外太空研究。

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