自主創(chuàng)新是航天事業(yè)與生俱來的優(yōu)秀基因,是實現“并跑”“領跑”發(fā)展、加速培育新質生產力的制勝法寶。專業(yè)技術是發(fā)展的根基,根基不牢,地動山搖。五院502所堅持自主創(chuàng)新,立足專業(yè)技術,在完成國家重大工程任務的同時,積極探索低成本產品設計和差異化生產模式,突破了一系列技術與性能提升難題,是踐行“技術是立院之本”的生動印證。
502所完全自主研制的國產星載計算機操作系統(tǒng)“SpaceOS-天卓”,可應用于載人航天、北斗導航、深空探測等重大航天工程任務,滿足我國各類航天器在軌應用需求。目前,該系統(tǒng)已經成功在我國400多個航天器上應用,在軌穩(wěn)定可靠運行超過了12000星年。 SpaceOS-天卓操作系統(tǒng)已有SpaceOS I/II/III三代產品,具有“精、快、信、活、智”的特點,可靠性、安全性突出,能夠滿足載人航天的網絡化、可擴展需求,衛(wèi)星通信的高實時性、高吞吐量數據交換需求,深空探測的自主、智能需求,星座組網的星間、星內協同需求。同時,作為嵌入式操作系統(tǒng),該產品也被廣泛應用于航天領域的有效載荷、安防等領域,在物聯網、智能硬件等領域也有著較為廣泛的應用前景。 20世紀70年代研制我國第一臺星載計算機時,502所開始了空間飛行器嵌入式實時操作系統(tǒng)SpaceOS的研制。2006年,SpaceOS Ⅰ在東方紅四號衛(wèi)星平臺上首飛成功,在軌表現良好。2013年,SpaceOS Ⅱ在嫦娥三號巡視探測器上首飛成功。2019年起,研制人員面向航天器網絡化、智能化、可擴展、高可信的迫切任務需求,開始了第三代操作系統(tǒng)SpaceOS III的研制,并于2020年完成了產品關鍵技術攻關,2021年實現了在軌首飛。 當前,502所已經開始了第四代SpaceOS操作系統(tǒng)的研制,這是一個面向應用場景更廣、具有良好生態(tài)系統(tǒng)的高智能、高自主、高性能、高擴展的新一代空間嵌入式實時操作系統(tǒng),將為星載應用提供網絡化、云化、智能化管理能力。 激光指向機構(CPA)是面向衛(wèi)星間激光通信研發(fā)的具備遠距離精準指向和高穩(wěn)定持續(xù)瞄準的高科技航天產品,可以幫助激光通信衛(wèi)星在浩瀚的宇宙中,準確穩(wěn)定地將信號傳輸到另一顆衛(wèi)星,從而實現衛(wèi)星間的高速互聯通信。 502所激光指向機構家族現有50毫米、100毫米、150毫米三種口徑激光指向機構,可分別服務于不同距離激光通信傳輸需求,可滿足1G-100G每秒的不同帶寬激光通信。自產品2018年首次在軌應用以來,已有30多臺產品在軌成功應用,星間穩(wěn)定鏈接達50000多星時,其應用的星間激光通信指向技術處于國內引領地位。該產品采用模塊化、集成化設計理念,形成了規(guī)?;a能力,已實現500臺的年產能,預計2025年將達到年產1000臺。同時,該產品還建立了面向低成本的供應鏈,有效降低了研制成本,可穩(wěn)步支撐國內商業(yè)航天發(fā)展。目前,該產品是國內商業(yè)航天領域在軌應用數量最多,建鏈時間最長的激光通信指向機構產品。 面向未來發(fā)展,空間激光通信正逐漸成為通信領域發(fā)展的重點方向,502所將持續(xù)面向商業(yè)激光通信領域需求,發(fā)揮技術優(yōu)勢,探索更高精度、更高穩(wěn)定度、更滿足商業(yè)航天需求的激光通信相關產品。 星載高性能計算單元是502所專為在軌高性能、強實時計算和信息處理等復雜航天器設計的產品,兼具了高可靠和高性能的特點,是當前航天器穩(wěn)定運行的算力基礎,也是我國后續(xù)太空計算中心和空間智能超算平臺的技術和工程基礎。 為了確保我國航天器在軌能夠順利完成各項既定任務,502所成立了專門的星載計算機及電子產品專業(yè)實驗室,積極開展并突破了高性能異構計算、算法硬件化和嵌入式操作系統(tǒng)等多項關鍵技術,將傳統(tǒng)的航天器控制、管理、計算和圖像處理等多項功能融為一體,在原有星載高可靠計算機和星載高集成綜合電子的基礎上,研制出新一代星載高性能計算單元。 從東方紅一號“樂音盒”開始,502所一直從事航天器控制計算機類產品的研制工作,是國內最早從事該類產品研制的單位之一,為我國航天領域設計并研制了上千臺計算機類產品。 當前,502所正在開展下一代的星載高集成綜合電子和星載高性能計算單元的研制,通過不斷優(yōu)化、迭代和升級工作,在提高產品集成度和可靠性的同時,進一步提高處理性能和智能算力。 502所專為森林和草原火災天基監(jiān)測研制的火點檢測敏感器,被譽為“守護綠色家園的天眼”,具有實時計算、智能發(fā)現和多功能的特點,可在5秒內準確探測到地球表面100平方米的樹冠火等高溫目標,并能在60秒內通過北斗衛(wèi)星短報文服務將關鍵信息送達地面應急指揮平臺,大幅提升了火災監(jiān)測的時效性和準確性,為提高我國森林和草原火災應急應對水平發(fā)揮重要作用。 2022年,火點檢測敏感器隨陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星發(fā)射升空,實現了在軌技術驗證。截至目前,該產品累計發(fā)出了近百個全球火災事件情報信息。該產品不僅能夠有效排除地表反射、水體及云層反射所帶來的干擾信號,確保高精度的火情監(jiān)測,還具備對云層結構進行探測以及測量水體和地表溫度的能力,為環(huán)境科學研究提供寶貴的數據支持。 未來,研制團隊將在持續(xù)優(yōu)化產品性能的同時,進一步拓展其應用領域,切實為提高我國應對自然災害的應急響應能力作出積極貢獻。 后續(xù),五院將認真貫徹落實集團公司第九次工作會議精神,強化領跑思維和原創(chuàng)意識,堅持總體牽引與專業(yè)支撐“雙輪驅動”,依托重大任務突出體系與總體的牽引帶動,加強前瞻性、戰(zhàn)略性專業(yè)技術布局與深耕研究,健全滿足新發(fā)展要求的航天專業(yè)體系。