风河实习生Ranjan Sikand著

跨国公司和初创公司已经开始着手应对商业航天器这一新兴领域。在这个被称为“新空间”的领域，企业推出的新设计推动他们在5G网络和成像等领域走在技术进步的前沿。随着新的太空竞赛的升温，风河将为您带来一个播客系列，讲述一些可能永远改变这个行业的破坏性变化。

《新太空竞赛》深入探讨了太空工业不断变化的领域。第一集《今日卫星技术:从小型卫星到运载火箭》我们的主持人兼主编军事嵌入式系统约翰·麦克黑尔与科伯姆的安东尼·乔丹和亚历克斯·威尔逊(@AlexAtWindRiver)，以预测即将到来的空间和卫星产业的模式转变。我们的专家认为，新的空间设计正在从三个方面推动这个行业向前发展。

新硬件

计算技术在规模和范围方面的进步是一个重要因素。卫星已经能够变得更小，更有成本效益，使其使用更广泛。当卫星进化开始的时候，没人能想到发射一个饭盒大小的卫星，而成本只有十分之一。

1957年，第一颗被称为Sputnik 1的卫星发射进入轨道，它的直径为23英寸，重184磅。这艘俄罗斯制造的宇宙飞船就像一个“死星”的小型立体模型，后面拖着四根长长的天线。这颗卫星靠电池供电，向地球发送无线电信号三周后就报废了;这具无力的尸体继续在其混乱的轨道上继续运行了两个月，完成了大约1440圈，然后落到了足够低的地方，被密度更大的地球大气层摧毁。

这标志着人类成就的新纪元。从那以后，现代卫星变得越来越大，比如TerreStar-1，一颗106英尺，15233磅的卫星，为手机提供数据，并且已经变得昂贵，据GlobalCom估计，发射一颗卫星的成本在5000万到4亿美元之间。

卫星技术的最新进展改变了这些参数。2017年6月，作为国际星际探索项目“突破摄星计划”(Breakthrough Starshot Initiative)的一部分，六颗名为“精灵”(Sprites)的小卫星被发射到大气层中。这些卫星每边直径1.4英寸，重量不到一枚镍币，每颗4克。尽管它们的体积很小，但卫星上布满了太阳能电池板，能量足够强大，可以进行通信。

哈佛大学天体物理学教授、“突破摄星计划”咨询委员会主席亚伯拉罕·勒布说:“每个精灵的成本只有几十美元。”因为它们的大小，大量的精灵可以一次发射，并通过运载它们的飞船散布在整个轨道上。这可以大大降低一颗卫星的成本，从目前估计的5 000万美元降到每颗大约460美元。

灵活的、确定的软件

对空间效率的日益重视，加上先进的硬件，促使卫星开发者开始寻找更先进、更复杂的软件来支持他们的机器。随着该领域的发展，操作系统也在不断发展，从支持和保护其硬件的国产操作系统，到经得起数十个程序考验的商用现成软件，并在此过程中不断成熟。

例如，卫星的操作系统在其任务期间可能有多个需要满足的要求。如果我们检查气象卫星,它需要监测大气中天气变化,将输入转化为数据(甚至执行车载当地分析在边缘),和沟通结果返回给地球上的数据中心,以及扫描环境和控制自己的功能。随着大气层中卫星数量的增加，需要一个复杂的导航系统来避免数百万美元的小碰撞。所有这些功能都需要一个单一的计算系统。如果一个进程遇到了像循环脚本这样简单的问题，或者除以0这样简单的问题，系统通常需要重新启动，导航系统将停机几秒钟到几分钟;长到卫星可能被太空碎片摧毁。

然而，随着虚拟化平台等领域的新软件开发，卫星开发人员能够在不关闭整个系统的情况下重新启动一个进程。根据特定任务的要求，它们还能够在同一计算核心上使用实时系统与不确定的操作系统协同工作。这些发展有助于促进商业航天工业的发展，并扩大卫星技术的潜力。

创新的目的

在短时间的飞行中，Sputnik 1，现代卫星的前身，发出了一系列尖锐的哔哔声组成的无线电信号。这个信号可以从地球表面以20兆赫的频率接收到，全世界的人都在收听这个诡异的广播，它标志着人类事业新时代的开始。然而，这就是人造卫星所能做的:广播的蜂鸣声。相比之下，现代卫星是极其复杂、多面的机器，可以接收和传输各种数据，从交通信息到天气数据，从监控录像到电视广播。通常，他们的目的仍然是传递信息，但信息的广度和深度已经扩大，收集数据的方法也进一步扩大。

例如，“突破摄星计划”(Breakthrough Starshot Initiative)并不是一个旨在进一步卫星研究的任务。虽然他们的发现是显著的，表明卫星技术迈出了新的一步，但他们的项目的目的是使微型航天器能够以高速发射到遥远的太阳系进行深空旅行。与卫星类似，这些航天器将收集和传递信息。随着新技术的发展，卫星的用途可能很快就不止于此了，比如充当星系间的调制解调器和网状网络。

SpaceX、谷歌和亚马逊等公司已经宣布，计划向轨道发射总计超过19000颗提供互联网服务的卫星，其他公司也将很快跟进。这些公司的目标是能够为地球表面95%的地区提供快速、廉价的互联网服务，这样公司就不需要花费数千甚至数百万美元来铺设光纤电缆，通过洲际网络来捕捉偏远社区的过度共享。

随着现代的创新和越来越多的进入太空的途径，人们期望更多的公司能找到更多的理由将自己的技术发射到太空。最后的疆域正在逐渐变成蓬勃发展的商业空间，环绕地球运行的卫星的数量和类型也在迅速增加。再加上技术的发展，新的可能性是无止境的。

风河公司以在航天和卫星工业中发挥了重要作用而自豪超过二十年，我们渴望看到这个行业将如何继续发展。

我知道作为风河公司的一名实习生我学到的关于软件在太空中的作用比我想象的要多。如果你像我一样想了解更多关于航天工业的变化?查看风河的播客、博客和时事通讯:新的太空竞赛。