如何让“卫星大脑”更智慧？这需要把计算能力引入卫星，一方面让卫星能够享受硬件发展带来的摩尔定律红利，另一方面能够通过软件自定义卫星功能，使卫星的功能更加多样化。

徐鸣

　　欧洲航天局（ESA）最近成功发射Eutelsat Quantum卫星，这是世界首颗商业完全软件定义卫星。该卫星基于软件的设计，可以在轨道上重新编程，这将使用户，尤其是政府和移动市场的用户能够重新定义和塑造卫星的性能和覆盖范围。

　　一般来说，卫星由平台和载荷两大部分组成。如同汽车因配置不同有洒水车、消防车、救护车等，卫星平台根据载荷种类的不同，也可以划分为遥感、通信、导航等功能不同的卫星。传统卫星发射即定终身，功能“一生”不变，不可能由“洒水车”变为“消防车”。

　　但随着市场需求和技术快速迭代的冲击，卫星任务不断向着复杂化和多样化发展，这就需要卫星具备能够根据环境和任务类型重新定义的功能，以增加适应性和灵活性。要实现这一目标，“卫星大脑”需要变得更加智慧。

　　什么是“卫星大脑”？通俗地说，可以把所有卫星的数字化部分，综合理解为“卫星大脑”。那如何让“卫星大脑”更智慧？这需要把计算能力引入卫星，一方面让卫星能够享受硬件发展带来的摩尔定律红利，另一方面能够通过软件自定义卫星功能，使卫星的功能更加多样化。

　　从硬件方面来说，以星载芯片为例，其迭代周期符合摩尔定律，为星上算力提供条件。芯片制造工艺的提升，一定程度上规避了很多以往芯片在空间环境中面临的问题。卫星可选的芯片种类也不断增加，尺寸变得更小、算力更强，迭代周期加快，这也是近年来“卫星大脑”变得更智慧的重要原因。

　　可以看出，硬件的发展，给了软件重构功能的可能，因为软件的开源环境随着硬件发展越来越好，这也提升了星载软件的开发资源。这个过程有点像“大哥大”发展成智能手机的过程。

　　在软件方面，在更加成熟的软硬件一体化设计基础上，星载软件工程师编写一个类似安卓商店的应用平台，可以远程遥控来指挥卫星提供不同服务，同时通过在轨升级来增加卫星功能。

　　比如，现在已有卫星软件使用了分层隔离设计，引入类Linux操作系统强大的设计理念，通过对设备、接口、管理等虚拟化、文件化的设计，将应用层App和实时操作系统层隔离，以提高数据访问的安全性并故障解耦。

　　星载应用软件的开发也实现了App化，每个App可独立运行、停止、重载和删除，可以根据不同轨道情况，上注配置文件、修改App运行状态，而无需修改代码。比如整星热控系统的阈值表，会在飞控过程中不断调整。

　　可以预见的是，未来“卫星大脑”将会越来越智慧，航天科技服务人类并不遥远。

来源：2021年9月8日出版的《环球》杂志 第18期

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