流星余跡通信：保密性更強！

導讀

近日，俄羅斯喀山聯邦大學的物理學家們創造出一種精細模擬的流星無線電反射的聯合接收區，通過流星余跡追蹤遭到攔截的通信。

背景

流星是一種美妙的天文現象。人們往往賦予流星美好的意義，認為看到流星並對著它許願，就能如願以償。

（圖片來源：維基百科）

實際上，從科學的角度說，流星並沒有那麼神奇。其實，流星是指運行在星際空間的流星體（通常包括宇宙塵粒和固體塊等空間物質），在接近地球時由於受到地球引力的攝動而被地球吸引，進入地球大氣層，並與大氣摩擦燃燒所產生的光跡。

當一顆顆流星划過天空時，你除了欣賞這美妙的天文景象，也許根本不會注意這短暫光跡中隱藏著的神秘信息。

流星在掠過空中時會發出大量的光與熱，使周圍氣體產生電離，並很快擴散形成以流星軌跡為中心的柱狀電離雲，這種電離雲具有反射無線電波的特性。這就是所謂的「流星余跡」，它正是大自然恩賜給人類用於信息通信的一種「神器」。

科學家們發現，「流星余跡」具有反射無線電波的特性。於是，他們便設想把載有某種信息的無線電波對準流星余跡，通過流星余跡對無線電波的散射，使得遠在千里之外的其他接收站可接收到信息。這就是「流星余跡通信」的最基本設想。

（圖片來源：維基百科）

流星余跡通信，是一種比較隱蔽和可靠的遠距離小容量通信手段，主要用於應急通信。它具有通信距離遠、保密性強、穩定性好等優勢。

創新

近日，俄羅斯喀山聯邦大學的物理學家們創造出一種精細模擬的流星無線電反射的聯合接收區。相關論文發表在 《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》期刊上。

（圖片來源：喀山聯邦大學）

技術

流星余跡通信具有很強的保密性。因為無線電波反射具有非常明顯的方向性，因此不易被竊聽，且容易防止干擾台的影響。流星的不可預測性可以有效地預防信號被竊聽，因此流星成為了流星余跡通信的保密助手。

流星余跡通信的距離可以達到很遠。流星余跡反射無線電波，使得它們適合距離達2000公里的無線電傳輸。實驗表明，利用功率為五百瓦至幾千瓦的發射機及普通的八木天線，通信距離就可達1500公里，最大通信距離約2300公里。

副教授 Amir Sulimov 解釋道：「每一個流星余跡都在地球表面上形成了一種類似橢圓的陰影區域。該區域內的所有通信台都可以在信道上調整頻率。流星余跡可以幫助判斷出潛在的壞人嘗試攔截信號的特定區域。」

傳統意義上，最長的攔截半徑是沿著合法的點 A 與 D 之間的無線電線路；反過來，最短的半徑垂於該軸。

「在我們的研究中，我們首先展示了這一趨勢在流星系統中可能並不是持久的，特別是在低於500千米的短線內。因為流星到達的隨機性，大半徑與小半徑的方向，可能差異很大。而且，這種差異程度也隨著季節性與日常性的流星周期而發生變化。這種規則性使得截獲流星通信變得相當困難。」

Sulimov 總結道：「實驗和模型顯示了在30公里的距離上截獲流星信道的實際可能性，但是理論機會在小半徑條件下達300公里、大半徑條件下達850公里的距離上繼續存在。」

價值

研究所獲取的數據有望用於流星密碼學。未來更進一步的研究將展示出可部分攔截密鑰的距離。

關鍵字

流星、保密、安全、通信

參考資料

【1】https://kpfu.ru/eng/news-eng/meteor-trail-cryptography.html

【2】http://dx.doi.org/10.1109/TAP.2018.2882591

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