11月15日23时13分,天舟八号货运飞船在我国文昌航天发射场点火起飞。天舟八号(Tianzhou-8),是中国载人航天工程发射的第八艘天舟系列货运飞船。天舟货运飞船负责为空间站(或空间实验室)运输补给物资和载荷、补加推进剂、在轨存储和下行废弃物资。
“星眸载荷”是南航与国家航天局合作研发的高科技载荷,旨在支持空间科学实验。主要任务包括地面辐射源信号采集、光学遥感图像拍摄以及天基计算,实现地面辐射源的在轨识别和定位,并测试龙芯芯片在轨抗辐射特性。此次搭载天舟八号发射“星眸载荷”并进行试验验证,其成果将为我国低空经济发展和民航运输安全运行提供技术支撑。
星眸载荷部署了龙芯中科研制的基于龙芯处理器的天基云系统,让星眸拥有了对数据在轨实时处理的能力,同时也开启了龙芯高性能处理器太空探索的新篇章。
龙芯天基云系统全部采用商用现货(COTS)器件,其中两个云计算平台采用了龙芯自主研发的基于先进节点工艺的高性能处理器芯片。该系统不仅具有低成本优势,还通过全系统加固、精简设计和功耗优化,满足抗恶劣空间环境和高性价比的应用要求。具备数据在轨处理、存储、转发,以及电源转换和控制、任务管理、热管理等多项功能。
数据在轨处理的主要优点是时效性。传统的卫星数据处理方式是把数据传输到地面,由地面的高性能计算机处理。而且除了同步卫星之外,其它的卫星都在相对于地球沿椭圆形轨道运转,必须在卫星处于近地点且刚好位于地面站上方时才能传输数据,近地轨道卫星大约每90分钟环绕地球一周,其中通常只有10分钟的时间窗口可以与地面站通信。
农业卫星、气象卫星等采集到的图像数据、遥感数据等都极为庞大,传输到地面需要很长的时间。并且因为每个运转周期中只有10分钟左右的时间能传输数据,地面站接收到海量数据后还需要处理,进一步降低了卫星数据的时效性。
在卫星上搭载高性能计算机,就能够实现实时的数据处理,在通信窗口时间可以向地面站只传输处理结果,不但通信数据量大幅度减少,降低了通信成本,更因为不需要地面接收原始数据再处理,从而大幅度增强了时效性。
例如通过卫星数据发现森林着火点等目标,以往可能需要数小时,但使用数据在轨处理的方式之后,最短可以在几分钟内就发现,最长也不超过卫星的轨道周期时间。从而才能实现快速定位、快速反应、快速消灭(火灾)。
虽然数据在轨处理有明显的优点,但并不是任何CPU都能上天。首先要确保包括CPU在内的整个系统不存在被敌对势力掌握的后门和漏洞,避免系统被他人控制。其次要求CPU具有低功耗高性能的特性,因为太空中不方便补给能源。卫星在低轨上运行时,虽然CPU被空间辐射影响稳定性的概率大幅度降低,但仍然不能掉以轻心,因此CPU以及整个系统的设计单位最好有高轨卫星星载计算机的设计经验,才能更有效地对普通商用CPU实施加固,以保障其稳定运行。
“星眸载荷”是南航与国家航天局合作研发的高科技载荷,旨在支持空间科学实验。主要任务包括地面辐射源信号采集、光学遥感图像拍摄以及天基计算,实现地面辐射源的在轨识别和定位,并测试龙芯芯片在轨抗辐射特性。此次搭载天舟八号发射“星眸载荷”并进行试验验证,其成果将为我国低空经济发展和民航运输安全运行提供技术支撑。
星眸载荷部署了龙芯中科研制的基于龙芯处理器的天基云系统,让星眸拥有了对数据在轨实时处理的能力,同时也开启了龙芯高性能处理器太空探索的新篇章。
龙芯天基云系统全部采用商用现货(COTS)器件,其中两个云计算平台采用了龙芯自主研发的基于先进节点工艺的高性能处理器芯片。该系统不仅具有低成本优势,还通过全系统加固、精简设计和功耗优化,满足抗恶劣空间环境和高性价比的应用要求。具备数据在轨处理、存储、转发,以及电源转换和控制、任务管理、热管理等多项功能。
数据在轨处理的主要优点是时效性。传统的卫星数据处理方式是把数据传输到地面,由地面的高性能计算机处理。而且除了同步卫星之外,其它的卫星都在相对于地球沿椭圆形轨道运转,必须在卫星处于近地点且刚好位于地面站上方时才能传输数据,近地轨道卫星大约每90分钟环绕地球一周,其中通常只有10分钟的时间窗口可以与地面站通信。
农业卫星、气象卫星等采集到的图像数据、遥感数据等都极为庞大,传输到地面需要很长的时间。并且因为每个运转周期中只有10分钟左右的时间能传输数据,地面站接收到海量数据后还需要处理,进一步降低了卫星数据的时效性。
在卫星上搭载高性能计算机,就能够实现实时的数据处理,在通信窗口时间可以向地面站只传输处理结果,不但通信数据量大幅度减少,降低了通信成本,更因为不需要地面接收原始数据再处理,从而大幅度增强了时效性。
例如通过卫星数据发现森林着火点等目标,以往可能需要数小时,但使用数据在轨处理的方式之后,最短可以在几分钟内就发现,最长也不超过卫星的轨道周期时间。从而才能实现快速定位、快速反应、快速消灭(火灾)。
虽然数据在轨处理有明显的优点,但并不是任何CPU都能上天。首先要确保包括CPU在内的整个系统不存在被敌对势力掌握的后门和漏洞,避免系统被他人控制。其次要求CPU具有低功耗高性能的特性,因为太空中不方便补给能源。卫星在低轨上运行时,虽然CPU被空间辐射影响稳定性的概率大幅度降低,但仍然不能掉以轻心,因此CPU以及整个系统的设计单位最好有高轨卫星星载计算机的设计经验,才能更有效地对普通商用CPU实施加固,以保障其稳定运行。