區塊鏈如何保護宇航員在太空漫遊時不被宇宙碎片撞到？

Katie 辜

Odaily资深作者

2020-09-14 09:25

本文約4870字，閱讀全文需要約7分鐘

DeFi之外，區塊鏈應用還有更宏大的敘事。

本文來自Hackernoon本文來自

本文來自

，原文作者：Monica Hernandez，由Odaily譯者Katie 辜編譯新的宇宙紀元已經到來，我們見證著新興事物的湧現和太空任務先進的技術發展。這種科技進步大爆發對太空研究，旅行和探索達到里程碑階段的進度和效率有著深層的影響。

政府和國際空間站與私人公司和研究機構一直保持合作。由於高昂的費用和技術複雜性，太空領域的發展是多方合作且涉及多方利益。我了解第一手信息，是因為2017年我在阿斯特拉火箭公司擔任全球溝通經理一職，我的工作內容重點是發展太空運輸中的先進等離子電力推進技術。

從小我就對宇宙深深地著迷。太空預示著冒險，它給我們展現了文明社會發展裡需要解決的一些複雜的挑戰。當前全球太空生態系統正在逐步發展，太空中網絡安全的傳統模式是保護國家安全相關敏感信息和加強中心化計算服務器和基於雲端的架構。隨著基於對等網絡（P2P）的基礎設施的廣泛應用，人們開始尋求避免造成失誤方法。

最近我在研究政府和私人企業的太空合作在區塊鏈上的發展。

國家和私人研究機構正在一起探索太空領域的區塊鏈架構，特別是人造衛星。太空鏈（SpaceChain）區塊鏈公司提出通過眾籌開發開源元衛星。區塊鏈公司Blockchain建議運用人造衛星來發布關於比特幣區塊鏈的信息，從而減少比特幣對互聯網的依賴性。 ConsensySpace發行了TruSat，一個基於區塊鏈的數據庫，功能是監測人造衛星的位置變化。

二級標題

二級標題問題背景太空碎片

關於區塊鏈技術的應用有一個比較特殊的實例就是

太空碎片

。人造物體的爆炸，相撞或在軌道上破裂都可以導致太空碎片的出現。根據體積和大小的情況，太空中高速運轉的碎片可以導致巨大的損害。太空碎片也可能讓人造衛星脫離軌道，對國際空間站ISS這些基礎設施造成影響，也可能對在太空行走的宇航員造成傷害。截止至2020年二月，歐洲航天局就報導了有34,000塊直徑大於10厘米的物體在繞地球運行，和超過500次解體、爆炸和碰撞在近地軌道發生。近地軌道距離地面（一般是以美國航空局NASA所在的位置為準）大約2000千米。近地軌道有大量的碎片聚集，重力也在地球重力範圍內。。從長期看，這是很難實施的。軌道上密集的物體會造成毀滅性的後果，特別重要的一點就是太空中的碎片是一種聚集的風險。大多研究機構和相關利益的各方協作又互相獨立管理太空碎片，包括但不僅限於美國航天局NASA，美國國防部太空碎片計劃，歐洲航天局和機構太空碎片協調委員會（IADC）等。

二級標題

實例1：NASA和研究員的研究

NASA將2018年的三年早期職業生涯教師獎項授予了俄亥俄州阿克倫大學教授。據新聞報導，這個獎項授予NASA的格倫研究中心基金，重點關注太空區塊鏈項目的研究。

研究計劃發展基於以太坊的架構，並應用於自主航天器上的認知計算、物聯網和機器學習等先進技術。自主航天器能夠監測，識別和躲避太空碎片，也能自動在外太空環境下執行任務。外太空的範圍超過了近地軌道和日月間位置。

作為政府組織，NASA與公眾分享了整個過程的發展細節和目前執行任務的狀態。關於整個研究的有趣最新內容將在一些技術報刊上可以閱讀到。 Wei Kocsis 和其他研究員，包括NASA的全體員工在刊登的技術論文上也對此做了解釋。

“發展有效的以數據驅動的方法仍然是目前的挑戰，因為需要大量的數據和足夠的計算能力來處理數據。為了應對挑戰，需要一個去中心化、安全和保護隱私的編程範型在眾多分散和不可信且可能限制計算能力和計算智能的計算節點中實現異步協同計算過程。這個編程範型是為了開發區塊鏈、去中心化學習、同態加密和軟件定義的網絡技術而設計的。 ”

Wei Kocsis目前是普度大學的教授，在2019年Converge2Xcelerate會議上他分享了一些值得討論的見解。 Wei Kocsis強調了外太空計算能力和基於中心化的雲端系統的機器智能的局限性。距離、碎片或輻射干擾對航天器是毀滅性的，會造成數據、通訊和判斷的延遲。

“如果在外太空有緊急情況發生，將會沒有足夠的時間能夠立即反映問題，也可能造成緊急情況發生。”Wei Kocsis解釋道。

關於緊急情況的觀點在NASA的文件中得到了證實。文件列舉了太空碎片對國際空間站宇航員的影響，其中NASA的工程學院和工程重要部門APPLE寫道：

“有時候關於總體的評估和策略的執行沒有足夠的預警。舉例子，在2019年，國際空間站就經歷碰撞危險的紅色警告，意味著發生碰撞的風險大於萬分之一。因為沒有充足的時間去執行躲避碰撞的命令，如果國際空間站被碎片擊中，宇航員將進入Suyuz航天器躲避危險，這樣宇航員才有生存的可能。”

Wei Kocsis在會議討論到：“有限的燃料和基於雲端和中心化計算架構的存儲記憶是在外太空維持太空任務的關鍵挑戰。多方組織、機構和相關利益各方在信任問題上也一直存在挑戰。 ”

“太空的航天器不止有NASA所屬的還有其他國家的。這也意味著會有惡意競爭的存在，我的意思是值得相信的組織會比較少。”

從這個意義上講，信任問題仍然是需要解決的問題。複雜的去中心化區塊鏈分類總賬可以通過其它級別的應用程序解決問題，比如智能合約。

智能合約是電子交易，是區塊鍊網絡比如以太坊上的程序化執行。如果滿足必需條件，交易過程的執行和實施就得到保障。 Wei Kocsis和研究員Praveen Fernsndo在智能合約上擴展了他們的工作。

“在我們計劃的網絡方案中，我們通過以太坊的智能合約確保自動化和安全性。”

雙方研究員都聲稱提交了關於這些技術的臨時專利申請。區塊鍊網絡上有共同數據來源，因此多方建立的內部激勵將會提前運行這些自動執行的智能合約。這些可計算的合約將根據具體目的被程序化。當前，還沒有單一的可信數據來源。關於獨立人造衛星和太空碎片的混雜數據反映了繁瑣的技術和政策問題。作為我研究的一部分，我從合約法律角度看智能合約中令人驚嘆和深層次的細節問題。和ExMachina合約中，Kevin werbach和Nicolas Cornell教授解釋說：

“智能合約和其它電子協議的關鍵區別就是執行問題。一旦計算機覺得滿足必要條件，就會自動執行以數據為導向或可計算的合約。從電子化發展到以數據和可計算合約為導向，這體現了機器自動化的趨勢。當計算機能夠快速代替人類在談判、形成、執行和實施合約的功能，合約就能在機器的一致允許下快速運行。軟件密碼執行前的步驟目前得到簡化，在一些情況下智能合約只是轉變問題而不是消除了問題。即使智能合約按照設計般執行，結果也可能達不到標準，在合作多方看來也是如此。或者考慮到經濟效率也達不到標準，因為這已經被固定化了。舉例子，不執行可能是最理想的結果，而關於效率的問題一直在改進。”

機器自動化的增加確實能夠管理和解決太空碎片的問題。太空碎片的管理可能是自動執行而不是機構和跨網絡之間起的作用。

然而，從合約法律角度看未來的情景應用，可能會導致很多複雜問題的出現。舉例子，如何處理編碼中的錯誤。

原型硬件使用基於區塊鏈的協議發展人造衛星。在NASA研究工作檢測階段使用工作量證明。工作量證明跟共識算法協議的類型有關，都必須達到協調交易的節點。 Wei Korcsis提示在得到允許的區塊鏈上的協議授權證明上，其共識上需要得到授權的人批准交易生效，交易也可以重新被考慮。被授權的公鍊和私鏈上有重要的區別。公鍊和無權限的區塊鍊是不同的，比如比特幣的和以太坊的，公鍊和授權的區塊鍊是使用公共數據驗證。只有已驗證的用戶可以編寫和控制區塊鏈上的數據。公鍊和授權的區塊鏈的不同在於它們在識別管理認證用戶的工具等級不同，它們可以輪流閱讀和編寫數據。