太空網際網路

太空網際網路（Orbital Internet）的出現，你卻能夠向同伴傳送電子郵件，人類如果想繼續探索更遠的行星，必須能夠在動輒相距數十萬千米的兩個行星間隨時保持通信。大量的數據傳輸需要我們建立超大型的網路。以目前的標準，至少要能在火星上隨時收發郵件。再厲害點，從火星向地球搞個視頻直播都不是問題。去火星屬於長途奔襲，而且一旦到了，一年半載也回不來。“夜長”，其間忍受無聊寂寞的“夢”自然多。為了避免太空人出現心理問題，美國宇航局曾經想過建一個虛擬社區，讓去火星的太空人習慣通過網路與親友進行虛擬溝通。但現實的情況是，星球之間過於遙遠的距離讓事情並沒有想像中簡單。要實現與地球上的網際網路相似的網路通信，需要特別打造一套行星際網路(InterPlanetary Network，IPN)。2019年2月27日，美國衛星初創公司OneWeb旗下首批6顆冰櫃大小的衛星，搭載一枚歐洲火箭從南美發射升空。這次發射代表著一個巨型太空網際網路計畫進入部署階段，這個太空網際網路共由650顆衛星組成，目的是從太空提供覆蓋全球範圍的網際網路服務。

基本信息

• 中文名：太空網際網路
• 英文名：Orbital Internet

• 代表人物：溫頓· 瑟夫
• 模 型：星際網路的概念雛形

簡要概況

太空網際網路

作為行星際網路的關鍵人物，溫頓·瑟夫(VintonCerf)，這位至今仍然在谷歌就職，年逾六十的“網際網路之父”早在構想網際網路的架構時，腦子裡就已經有星際網路的概念雛形。在這個體系中，深空網路將是從地球通往星際網路的門戶。它由數個碩大的天線組成。在美國的加利福尼亞、澳大利亞和西班牙，分別建有數個直徑在數十米的大型天線。它們每天必須有超過12個小時以上的時間指向火星，與圍繞火星運轉的人造衛星、探測器和太空站保持全天候的聯接，進行不間斷的無線電通信。地球上的網際網路將通過這個門戶接入整個IPN。體系中的另一個元素將是由圍繞星球的衛星群、太空站以及在行星表面上工作的探測器等等組成的行星外部網路和行星網路。以火星網路為例，未來將有圍繞火星的6顆小衛星以及一個在低層軌道上運轉的大型通信衛星，它們負責為火星表面和附近的太空飛行器提供通信中繼服務，收集所有的數據，然後把包括圖像和視頻在內的信息傳送回地球。

當然，除了這些硬體之外，對星際網路來說最重要的將是一種能夠克服長時間延時和中斷問題的新網路協定。地球上的網際網路仍然在使用的是TCP/IP協定，它對延時和中斷的忍受程度較低。這對地球上數千千米距離的通信來說不是大問題，但星球之間動輒就有幾十萬千米，信息從一點到另一點所需的時間會延長許多。比如火星與地球之間的信息來回，大致需要20到50分鐘。瑟夫等人在開發的星際網路的協定與TCP/IP協定相似，但能夠確保即使部分數據包丟失，整個網路仍然能正常工作。2008年11月，JPL（美國宇航局噴氣推進實驗室）已經利用這種容斷網路(DTN，Disruption-TolerantNetworking)在地球和3200萬千米以外的一個太空飛行器之間相互傳輸了一批空間圖像。

瑟夫本人認為星際網路研究的不確定和風險性是確實存在的，但它就像19世紀初美國著名的路易斯與克拉克遠征，是不得不發。在出發之前，當時的傑斐遜總統曾叮囑路易斯，他的任務是探索可作為商業用途的交通水路，而且“必須利用各種方法與我們保持聯繫”。

美俄進展

美國

太空網際網路

2008年11月18日 ，美國宇航局宣布其下屬噴氣推進實驗室成功完成太空網際網路的首輪測試。將來進一步成形後，它有望成為第一個套用於太空中的通信網路。美國宇航局介紹說，這種深空通信網路採用的是一種名為“容斷網”的新型網路技術。利用這一網路，噴氣推進實驗室的項目專家在為期一個月的測試中，成功與距離地球32萬公里的一個太空探測器實現了數十張太空圖像的往返傳輸。整個網路共設定10個節點，其中一個為太空中的探測器，其他9個位於地面，模擬數據傳輸過程中的各個關鍵點。星際間網際網路必須具備超強容忍延遲、中斷等異常的能力。否則，當探測器飛行到某顆行星背後或發生太陽風暴時，通信網路就會發生故障。而“容斷網”的工作原理恰好適用於太空通信。它傳送信息的方式與目前世界通用的網際網路傳輸控制協定不同，並不是以“連續的、端對端的”連線為基礎。在“容斷網”的傳輸中，假如通往目的地的路徑一時無法找到，數據包也不會丟失，每個網路節點會暫為保管這個數據包，直到與另一個節點安全“交接”。因此它能應付頻繁的、不可預測的通信延遲、中斷、節點改變等狀況。

OneWeb衛星被發射到太空中的藝術渲染圖

2009年11月23日，思科公司製造的首個安置於太空的網際網路路由器隨著一顆商業衛星的發射而進入太空。總部設在美國加利福尼亞州聖何塞的思科公司為美國國防部太空網際網路路由(IRIS)項目製造了這個路由器，用於該項目的技術演示。太空網際網路路由器是利用商業衛星進入軌道的首個美國軍方專用有效載荷。產業官員說，這種商業模式將為政府節省資金。從2010年1月開始，美國國防部將進行為期3個月的演示以測定在太空進行網際網路路由的軍事效用。歷史上，衛星通信系統通過設在地面的硬體設備進行大部分的信號處理和數據傳送工作。在這種所謂的彎管結構中，衛星不過是傳送數據的渠道。思科公司太空網際網路路由項目經理格雷格·佩爾頓在接受採訪時說，有了太空網際網路路由器，衛星本身便可以完成更多衛星網路的工作。

2019年2月27日，美國衛星初創公司OneWeb旗下首批6顆冰櫃大小的衛星，搭載一枚歐洲火箭從南美發射升空。這次發射代表著一個巨型太空網際網路計畫進入部署階段，這個太空網際網路共由650顆衛星組成，目的是從太空提供覆蓋全球範圍的網際網路服務 。

俄羅斯

2010年12月22日，俄羅斯航天署副署長達維多夫在莫斯科舉行的記者會上說，俄正計畫構建太空網際網路，目的是支持太空飛行器之間的聯絡，保障俄偏遠地區的通信，實現在地球上任何地點都能對太空飛行器進行控制。據悉，這一項目已經得到俄政府有關部門的批准。

據了解，俄擬組建的太空網際網路將由“信使”衛星系統公司負責研發。該公司總裁加利克維奇日前透露，太空網際網路將由48顆衛星組成。每顆衛星重200—250公斤，所有的衛星都將在高度為1500公里的低軌道運行。據初步估算，整個太空網際網路項目的建設需花費200億盧布(1美元約合30盧布)。相關準備工作需3年左右，如果資金充足，從2014年起可望在5年內建成太空網際網路。該網建成後，可為全球提供語音通話、寬頻上網、視頻會議等服務。屆時無論在地面還是飛機上，在航船上或是太空中，任何地方都可以登入網際網路。俄“格洛納斯”全球衛星導航系統總設計師烏爾利奇奇強調，太空網際網路尤其適用於災區通信、與各海域船隻保持聯絡、危險貨物運輸監控等方面，其優點在於不會完全依託地球上的某處設施，即使地面發生嚴重災害或其他意外，該網際網路仍會穩定運行。

與俄羅斯正在計畫構建太空網際網路的進程相比，美國的步伐似乎更快一些。美國思科公司12月初公布了最新太空網際網路路由器試驗結果。在該試驗中，地面人員成功對一顆在軌商業衛星上的網際網路協定路由器進行了首次軟體升級。此外，思科公司在沒有利用任何地面基礎設施路由器的情況下，完成了首次網路電話通話。

太空網際網路路由器是美國思科變革衛星網路計畫的一部分。這個計畫包括思科18400太空路由器、一個用於衛星和相關太空飛行器的耐輻射網路電話路由器。2010年10月，思科公司成功演示驗證了太空網際網路路由器多項服務，比如可將信息在一次傳送中同時發給一組目標計算機的多點傳送服務。多年以來，美國一直加緊研製太空網際網路。2008年11月，美國宇航局宣布其下屬噴氣推進實驗室成功完成太空網際網路的首輪測試。這種深空通信網路採用的是一種名為“容斷網”的新型網路技術。利用這一網路，噴氣推進實驗室的項目專家在為期一個月的測試中，成功與距離地球32萬公里的一個太空探測器實現了數十張太空圖像的往返傳輸。整個網路共設定10個節點，其中一個為太空中的探測器，其他9個位於地面，模擬數據傳輸過程中的各個關鍵點。