如何讓“衛星大腦”更智慧？這需要把計算能力引入衛星，一方面讓衛星能夠享受硬體發展帶來的摩爾定律紅利，另一方面能夠通過軟件自定義衛星功能，使衛星的功能更加多樣化。

徐鳴

　　歐洲航太局（ESA）最近成功發射Eutelsat Quantum衛星，這是世界首顆商業完全軟件定義衛星。該衛星基于軟件的設計，可以在軌道上重新編程，這將使用戶，尤其是政府和移動市場的用戶能夠重新定義和塑造衛星的性能和覆蓋范圍。

　　一般來説，衛星由平臺和載荷兩大部分組成。如同汽車因配置不同有灑水車、消防車、救護車等，衛星平臺根據載荷種類的不同，也可以劃分為遙感、通信、導航等功能不同的衛星。傳統衛星發射即定終身，功能“一生”不變，不可能由“灑水車”變為“消防車”。

　　但隨著市場需求和技術快速迭代的衝擊，衛星任務不斷向著復雜化和多樣化發展，這就需要衛星具備能夠根據環境和任務類型重新定義的功能，以增加適應性和靈活性。要實現這一目標，“衛星大腦”需要變得更加智慧。

　　什麼是“衛星大腦”？通俗地説，可以把所有衛星的數字化部分，綜合理解為“衛星大腦”。那如何讓“衛星大腦”更智慧？這需要把計算能力引入衛星，一方面讓衛星能夠享受硬體發展帶來的摩爾定律紅利，另一方面能夠通過軟件自定義衛星功能，使衛星的功能更加多樣化。

　　從硬體方面來説，以星載晶片為例，其迭代周期符合摩爾定律，為星上算力提供條件。晶片制造工藝的提升，一定程度上規避了很多以往晶片在空間環境中面臨的問題。衛星可選的晶片種類也不斷增加，尺寸變得更小、算力更強，迭代周期加快，這也是近年來“衛星大腦”變得更智慧的重要原因。

　　可以看出，硬體的發展，給了軟件重構功能的可能，因為軟件的開源環境隨著硬體發展越來越好，這也提升了星載軟件的開發資源。這個過程有點像“大哥大”發展成智能手機的過程。

　　在軟件方面，在更加成熟的軟硬體一體化設計基礎上，星載軟件工程師編寫一個類似安卓商店的應用平臺，可以遠端遙控來指揮衛星提供不同服務，同時通過在軌升級來增加衛星功能。

　　比如，現在已有衛星軟件使用了分層隔離設計，引入類Linux作業系統強大的設計理念，通過對設備、介面、管理等虛擬化、文件化的設計，將應用層App和實時作業系統層隔離，以提高數據訪問的安全性並故障解耦。

　　星載應用軟件的開發也實現了App化，每個App可獨立運作、停止、重載和刪除，可以根據不同軌道情況，上注配置文件、修改App運作狀態，而無需修改代碼。比如整星熱控係統的閾值表，會在飛控過程中不斷調整。

　　可以預見的是，未來“衛星大腦”將會越來越智慧，航太科技服務人類並不遙遠。

來源：2021年9月8日出版的《環球》雜志 第18期

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