SpaceX工程师首次揭秘星链卫星设计:将200多万台计算机送入太空

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SpaceX工程师首次揭秘星链卫星设计:将200多万台计算机送入太空
麻省理工科技评论 2020-06-10

2020-06-10

SpaceX 未来数年内要超过 200 万台 Linux 计算机送上太空。
航空航天 SpaceX
SpaceX 未来数年内要超过 200 万台 Linux 计算机送上太空。

载人飞船上天、Starlink 卫星互联网即将迎来商用,SpaceX 还在不断达成自己的新成就,但一直以来,SpaceX 的技术研发工作基本都处于保密状态。

上周末,SpaceX 软件工程师集体现身论坛网站 Reddit,在一场被称为 Ask Me Anything (问我什么都行,AMA) 的讨论中回答了数十个关于 SpaceX 在软件使用中的问题。

SpaceX 软件工程师透露,SpaceX 每次发射 60 颗 Starlink 卫星当中,就携带了 4000 台 Linux 计算机。目前公司已经完成了 8 批 Starlink 卫星发射,意味着已经有超过 3 万台 Linux 计算机(以及 6000 多个微控制器)在轨道上绕着地球飞行。

SpaceX工程师首次揭秘星链卫星设计:将200多万台计算机送入太空

SpaceX 目前已经获批向低地球轨道发射约 1.2 万颗 Starlink 卫星,在这基础之上,SpaceX 还向美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission)提交申请,继续再发射 3 万颗卫星。

按数量计算,这意味着 SpaceX 未来数年内要超过 200 万台 Linux 计算机送上太空。

目前 SpaceX 已经发射了 8 批共 480 颗 Starlink 卫星,随着该互联网星座即将正式来到商用阶段,通信安全是 SpaceX 将要面对的关键问题。其中,数据的端对端加密是 SpaceX 确保数据传输安全的重要一步。

Starlink 项目软件团队负责人马特 · 蒙森(Matt Monson)表示,Starlink 卫星网络中的每个硬件都只能运行 SpaceX 的软件,包括卫星、网关和用户终端。这将有效杜绝外来攻击者对系统的入侵。

与此同时,SpaceX 正在提升系统内部的安全性,做到在一个地方出现漏洞时, 整个系统的其他部分也不会受到影响。进而提升卫星网络的整体安全性。

目前这些卫星都还处于测试阶段,这个过程并非一切顺利。

Starlink 团队表示这些在轨卫星曾不止一次地出现从未有过的故障,好在卫星本身能够保证自己的安全飞行,让团队有足够的时间对在轨卫星进行调试,找到修复方法,同时在软件更新当中不断修复问题。通常情况下,所有在轨卫星的软件更新频率约为一周一次。

蒙森表示,目前 Starlink 处在测试阶段,每天产生的数据已经超过 5TB。为了减少向地面传输数据的压力,解决思路就是尽可能让卫星在轨道上完成检测问题的操作。

SpaceX 团队还透露,虽然机器学习已经在多个行业得到了有效应用,但载人龙飞船和猎鹰 9 火箭目前没有使用任何机器学习技术,不过不排除会在未来使用。

这就不得不提到航天器的计算硬件问题。事实上,包括火箭、飞船等在内的航天器配备的 CPU 和市面上最新的 CPU 产品通常相去甚远。这些为上天定制的 CPU 从试验到最终的发射可能需要经过十年以上的时间,导致最终搭载的 CPU 可能是十年前的产品。

比如国际空间站运行的 CPU 是英特尔 80386-SX,一款 1988 年面世的 CPU,性能可想而知。

这么做的原因是,要在太空环境下工作的 CPU 必须经过抗辐射处理,否则太空中的电离辐射和宇宙射线会让 CPU 工作异常。而为太空飞行定制的处理器除了需要经过特别的设计,还需要经过更多年的测试才能最终获得太空飞行的认证。

因此,即便是对猎鹰 9 和龙飞船这两个在航天领域都非常先进的航天器来说,配备的计算硬件很可能并不足以达到运行机器学习所需要的算力。

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