得益于人工智能、大数据、算法和算力的快速发展，软件能力不断向硬件的边界延伸，软件定义卫星正在成为趋势。

徐鸣

　　过去两年，卫星的性能和算力都有了突飞猛进的发展。2020年1月，成功发射的中国通信能力最强的低轨宽带通信卫星的CPU主频为600MHz，内存为4GB，总线带宽为1.28Gbps，而今年3月成功发射的中国首次批量研制的低轨宽带通信卫星，单星CPU主频已提升为1.2GHz，内存提升为8GB，总线带宽提升为2.5Gbps。

　　对比这两代卫星的各重要指标，可以发现，随着技术的发展以及商业航天带来的新思路，卫星已然开启计算机化，其迭代周期正史无前例地提升，这为整个空天信息产业发展带来了新机遇。

　　卫星重要指标迭代迅速的核心关键是卫星计算能力的快速提升，包括平台部分的卫星管理单元。卫星管理单元（SMU）也叫卫星平台计算机，其作用是通过不断接收和发出指令，把太空中的卫星管好，它是卫星平台和载荷的各个分系统能够协调运转的“指挥官”。如今，卫星管理单元已经发展成高度数字化、集成化的星载计算机。

　　过去，卫星的迭代周期一般为5～10年，因为长期以来卫星是不计成本的科研产品，代表着国家的尖端科技实力，为确保航天工程圆满成功，星载计算机的硬件只能选取专用的宇航级器件，代价则是对计算能力方面的性能转而求其次。同时，卫星上的功能设计一般为专门定制，这也导致了通用性和灵活性差，用户面窄，发展非常缓慢。星载计算机使用的芯片要比手机的芯片性能差几个数量级。

　　如今，商业化和工业化的计算芯片经过多年的发展，在计算能力、环境适应性、工艺和低成本化等方面都得到长足的发展，在具备一定恶劣环境适应性的条件下性能大幅提升，为卫星计算机的能力提升奠定了基础。一些商业航天公司就创新性地在民用工业领域找到满足飞行要求的替代芯片方案，并且根据太空环境要求进行了二次辐照加固迭代设计，使其成本下降了一个数量级。

　　此外，由于综合电子技术的不断提升，星载计算机的功能性得到了极大提高，以往需要多台星载计算机来协同完成的工作，现在集中在一台星载计算机就能完成。

　　与此同时，商业航天的飞速发展还带来了新的发展思路，可以通过批量化、快速迭代、软件升级迭代来解决可靠性等问题，而不再一味依赖单一设备的可靠性。在这个基础上，卫星计算机的设计也可以走上地面通用计算机的发展道路，将硬件资源标准化和虚拟化，利用其上的操作系统平台和软件中间层，让卫星上的各种功能可以像我们开发和使用各种应用软件一样自行开发、灵活下载和使用、自由升级。得益于人工智能、大数据、算法和算力的快速发展，软件能力不断向硬件的边界延伸，软件定义卫星正在成为趋势。

　　比如，一些商业航天公司在星载计算机软件上选用了商业的Linux操作系统和文件系统，大幅压缩了软件开发和整星测试周期，也提高了系统运行的稳定性，以前更新软件需要20分钟以上，现在只需要1分钟，就像往U盘中拷文件一样简单。

　　当下正处于太空基础设施发展的机遇期，卫星的应用正在不断丰富，面对更广阔的全球用户市场，产业链上下游企业有更大的动力不断升级迭代硬件产品，加速卫星计算机的迭代发展。随着卫星进一步计算机化，太空基础设施必将进入更加智能的时代。

来源：2022年6月1日出版的《环球》杂志 第11期

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