@ 2015.10.31 , 19:30

用博弈论解决太空碎片问题

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流浪的太空碎片对当前和未来太空活动产生巨大的威胁,它作为一个后勤问题,也能被政治化。

根据利物普大学计算机科学教授Karl Tuyls,目前在地球轨道上有超过23,000块大于5~10厘米的太空碎片。他说,这些直径10厘米的物体甚至会导致航天器在撞击下解体。更可怕的是,一大波太空碎片最终会导致所谓的凯斯勒综合征——灾难性的级联碰撞。

那么消除危险的太空垃圾的最佳方法是什么?

Tuyls是利物普大学一个研究团队的一员,他们认为可以用博弈论来帮助分析其积累,以及评估更有效的处理方法。

对于外行人来说,博弈论研究不同决策者群体间合作与冲突的数学模型。这些团体可以是个人、组织、政府到智能或自动化的计算机程序的一切——亦或是空间碎片清除。

“我们希望的是,我们可以引入一个空间碎片情况的现实数学模型,即可以用来执行博弈论或策略分析的碎片清除博弈,包括计算平衡策略,能有潜力澄清涉及太空碎片积累的实体的各种行为类型。”Tuyls在一封邮件中解释道。

与欧洲空间局联手,这些利物普大学计算机科学家们想要在清理太空垃圾的策略中引入一个“碎片清除博弈”。这基本上模拟了现实世界的太空碎片积累和空间机构及涉及清理太空碎片的其它各方,如各国政府的决策过程。它们的数据基于计算机模拟和空间碎片数据库的存储数据。

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火箭箭体爆炸可以成为太空碎片。Image: European Space Agency

研究者们希望他们的模型会提供对于为什么有些方面想要参与清除空间碎片,而另一些方面却不想的理解。Tuyls解释说,目前的问题是,一方或者以巨大代价采取行动,或等待别人首先去干“脏活”。

“后一种行动的风险是如果每个人都在等待,共同的结果将是灾难性的,导致了博弈论中所谓的‘公地悲剧’,”Tuyls说,“这是指一种情况,其中所涉及的决策主体都仅仅根据自己个体利益行事,而不考虑群体利益。”

因为太空和商业机构都希望在未来发射更多卫星,确保空间碎片在控制之中是至关重要的。

“一个积极的碎片清除任务将对同一轨道带的所有卫星都有积极影响,这导致了当事人(或空间组织)的困境:他们面对现在行动或推迟采取行动之间的决定,”Tuyls说。

多年来,研究者们已经提出若干假想的方法来清除太空碎片,提案包括用机械臂和鱼叉抓取使用电力减慢其运动,和部署太阳帆阻力来把太空碎片推到更低轨道。

除了潜在地解决空间碎片,博弈论也被用来解决其它现实世界问题。

“博弈论在过去已被成功地用来建模政治、冷战军备竞赛等冲突局势,它们可以被建模为一个博弈,其中一个国家可以选择武装或解除武装(其中解除武装涉及对方继续武装的高风险),”Tuyls说。

本文译自 Motherboard,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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