时间序列超出世界：空间领域的数据

作者：Jason Myers / 用例, 开发者
2023 年 9 月 18 日

本文最初发表于 The New Stack，并经许可在此处转载。

虽然时间序列数据对于空间行业至关重要，但管理这些数据并非总是那么简单。

虽然人类尚未开发出光速旅行、瞬间移动或我们在电影或书籍中看到的许多其他酷炫事物，但这并不意味着我们没有取得进展。在太空领域，技术的进步开始慢慢模糊科幻与现实之间的界限。

有许多不同类型的 技术 使空间行业“运转”，但实际上所有这些技术都以某种方式依赖于 时间序列数据。本文重点介绍了空间领域内使用时间序列数据的几个行业。然后，我们将了解为这些组织生成数据的一些来源。最后，我们将考虑在外太空发展商业利益时存在的一些挑战。

时间序列数据在外太空的应用

卫星通信

长期以来，我们一直依靠卫星在全球范围内中继通信。无论是电话还是电视直播，每个人都在某个时候从基于卫星的通信中受益。

泰雷兹阿莱尼亚宇航公司 设计并交付卫星系统，为电信、导航、地球观测、环境管理、探索、科学和轨道基础设施提供动力。

就像您可能去过手机信号不好的地方一样，通信公司会监控来自卫星的 信号质量。通过使用时间序列数据，这些组织可以跟踪信号强度和质量随时间的变化，并使用这些数据来优化性能。

卫星运营商还需要不断了解其设备的物理位置。将 时间序列数据与雷达、信号多普勒和激光反射器数据相结合，有助于精确定位卫星的位置和随时间的运动。

此外，时间序列数据对于预测信号干扰和空间天气的影响至关重要。能够预测太阳耀斑或流星雨等空间现象会对卫星性能产生重大影响。

地球观测和遥感

仅仅观看守望者是不够的，可以这么说。虽然确保卫星等空间设备处于良好工作状态非常重要，但这些设备所做的工作也大量使用了时间序列数据。Loft Orbital 提供空间基础设施即服务，并收集其所有在轨设备的遥测数据，以确保一切正常运行。

遥感设备可以随时间监控环境变化。无论是海平面、极地冰盖面积还是地球森林面积的变化，都有几乎无穷无尽的环境要素需要跟踪。

时间序列数据的一个常见用例是研究气候模式和天气预报。拥有准确及时的气候数据会影响人类安全。这就是为什么这些数据对于评估自然灾害以及制定危机发生时的应急响应和恢复工作也很有用。

太空探索和导航

得益于科幻小说，探索是我们在谈到外太空时最常想到的事情。任务规划和执行在很大程度上依赖于准确的数据和监控系统。

首先，需要实际的航天器才能进入轨道。时间序列数据对于轨迹规划、设置阈值和航天器发射遥测至关重要。当然，对数据的需求并不会在成功发射后结束。数据流使我们能够监控航天器的健康状况以及太空任务的许多其他性能指标。

最近部署的韦伯太空望远镜突显了时间序列数据在太空中的另一种用途，即分析和预测天体事件。科学家不仅能够比以往任何时候都更详细地看到事物，而且还能够更详细地跟踪这些事件。

虽然这些例子并非详尽无遗，但它们描绘了一幅一致的图景，说明 数据对于监控 和理解空间领域的各个方面是多么重要。

空间行业中的时间序列数据源

我们已经稍微接触到数据源，但值得深入探讨一下，以突出空间行业中使用的各种工具和技术。

卫星传感器和仪器是我们看到的一些最常见的数据源。公共和私人组织都使用各种各样的设备来跟踪太空和地球上的事件。从成像传感器（如光学或红外传感器）接收到的数据有助于我们可视化和跟踪现象。光谱传感器有助于太空探索的许多方面，例如测量来自太阳的辐射以了解太阳事件。这些传感器还可以跟踪遥远物体的运动，从而更全面地了解宇宙的遥远区域。

雷达和激光雷达传感器分别使用无线电波和激光测量距离。宇航员使用激光雷达绘制月球表面地图。这些传感器在面向外部的计划以及面向内部的地球目标的计划中都有广泛的应用。例如，天气监测系统依赖这些传感器和 其他传感器 来监控空间环境，以预测和减轻空间天气对航天器的影响，并监控和预测太空中的辐射水平。

大量的地面数据源也有助于促进太空探索。望远镜和天文台收集和监控太空中的物体和事件的数据。例如，维拉·C·鲁宾天文台 使用时间序列数据来保持其设备的良好运行状态。这些地球设备和系统增强了轨道上的设备，甚至是更远处的设备，以扩大人类可以监控的宇宙区域。它们还有助于跟踪空间碎片并识别潜在的碰撞。

空间行业中处理时间序列数据的挑战

虽然时间序列数据对于空间行业至关重要，但管理这些数据并非总是那么简单。对于地球轨道内或更远处的设备尤其如此。对卫星进行例行 维护 是不可能的，因为派遣人员进行维修的成本几乎会超出任何公司的预算。因此，这些数据生成设备需要内置冗余和自动化流程来管理数据。

时间序列数据的一个挑战是来源会生成大量数据。当您拥有云基础设施时，高容量数据没问题，但如果您需要在设备上收集数据然后传输数据，则需要确保您有足够的资源来处理这些数据。

这不像您可以简单地更换卫星上更大的硬盘驱动器。因此，组织需要确保其设备具有足够的存储和计算能力。后者是关键，因为虽然您可能希望将数据从轨道来源传输到地球上的存储，但您可能希望在传输之前处理这些数据以清理和优化数据。这减少了总数据吞吐量。

当然，设备故障或空间天气事件可能会影响设备传输数据的能力。在这些事件中，组织需要确保他们在设备上和中央数据中心都拥有可以处理传输延迟和延迟到达数据的工具。像 InfluxDB 这样的时间序列数据库为许多这些挑战提供了解决方案。

它可用于设备上部署，并可在原产地收集和处理数据。像 边缘数据复制 这样的功能创建了一个持久队列，因此连接问题不会导致您丢失数据。相反，一旦连接恢复，这些数据就会自动推送到数据库的云实例。InfluxDB 会更新延迟到达的数据，以确保您拥有尽可能完整的数据集。

当谈到利用太空时，企业才刚刚开始触及表面。随着越来越多的公司探索太空中的可能性，InfluxDB 将在那里提供工具和能力，使观察能够向外朝向宇宙，向内朝向地球。