得益於人工智能、大數據、算法和算力的快速發展，軟體能力不斷向硬體的邊界延伸，軟體定義衛星正在成為趨勢。

徐鳴

　　過去兩年，衛星的性能和算力都有了突飛猛進的發展。2020年1月，成功發射的中國通信能力最強的低軌寬帶通信衛星的CPU主頻為600MHz，內存為4GB，總線帶寬為1.28Gbps，而今年3月成功發射的中國首次批量研製的低軌寬帶通信衛星，單星CPU主頻已提升為1.2GHz，內存提升為8GB，總線帶寬提升為2.5Gbps。

　　對比這兩代衛星的各重要指標，可以發現，隨着技術的發展以及商業航天帶來的新思路，衛星已然開啟計算機化，其迭代周期正史無前例地提升，這為整個空天信息産業發展帶來了新機遇。

　　衛星重要指標迭代迅速的核心關鍵是衛星計算能力的快速提升，包括&&部分的衛星管理單元。衛星管理單元（SMU）也叫衛星&&計算機，其作用是通過不斷接收和發出指令，把太空中的衛星管好，它是衛星&&和載荷的各個分系統能夠協調運轉的“指揮官”。如今，衛星管理單元已經發展成高度數字化、集成化的星載計算機。

　　過去，衛星的迭代周期一般為5～10年，因為長期以來衛星是不計成本的科研産品，代表着國家的尖端科技實力，為確保航天工程圓滿成功，星載計算機的硬體只能選取專用的宇航級器件，代價則是對計算能力方面的性能轉而求其次。同時，衛星上的功能設計一般為專門定制，這也導致了通用性和靈活性差，用戶面窄，發展非常緩慢。星載計算機使用的芯片要比手機的芯片性能差幾個數量級。

　　如今，商業化和工業化的計算芯片經過多年的發展，在計算能力、環境適應性、工藝和低成本化等方面都得到長足的發展，在具備一定惡劣環境適應性的條件下性能大幅提升，為衛星計算機的能力提升奠定了基礎。一些商業航天公司就創新性地在民用工業領域找到滿足飛行要求的替代芯片方案，並且根據太空環境要求進行了二次輻照加固迭代設計，使其成本下降了一個數量級。

　　此外，由於綜合電子技術的不斷提升，星載計算機的功能性得到了極大提高，以往需要多&星載計算機來協同完成的工作，現在集中在一台星載計算機就能完成。

　　與此同時，商業航天的飛速發展還帶來了新的發展思路，可以通過批量化、快速迭代、軟體升級迭代來解決可靠性等問題，而不再一味依賴單一設備的可靠性。在這個基礎上，衛星計算機的設計也可以走上地面通用計算機的發展道路，將硬體資源標準化和虛擬化，利用其上的操作系統&&和軟體中間層，讓衛星上的各種功能可以像我們開發和使用各種應用軟體一樣自行開發、靈活下載和使用、自由升級。得益於人工智能、大數據、算法和算力的快速發展，軟體能力不斷向硬體的邊界延伸，軟體定義衛星正在成為趨勢。

　　比如，一些商業航天公司在星載計算機軟體上選用了商業的Linux操作系統和文件系統，大幅壓縮了軟體開發和整星測試周期，也提高了系統運行的穩定性，以前更新軟體需要20分鐘以上，現在只需要1分鐘，就像往U盤中拷文件一樣簡單。

　　當下正處於太空基礎設施發展的機遇期，衛星的應用正在不斷豐富，面對更廣闊的全球用戶市場，産業鏈上下游企業有更大的動力不斷升級迭代硬體産品，加速衛星計算機的迭代發展。隨着衛星進一步計算機化，太空基礎設施必將進入更加智能的時代。

來源：2022年6月1日出版的《環球》雜誌 第11期

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