国际空间站上使用的两种计算机
国际空间站比中国空间站大多少
国际空间站比中国空间站大多少先来看一下外形，通过图片可以看到，国际空间站的外形比我们空间站的外形要大得多，体积上可能达到我们的四倍以上。
我国的空间站是90吨，而国际空间站的吨级是420吨，重量上快达到我们的五倍。
国际空间站长110米，宽88米，我国的核心舱全长16.6米，最大直径为4.2米。
国际空间站比我们的空间站大就说明比我们的空间站厉害吗？其实还真不是这样，国际空间站虽然是我们的四倍以上大，但是对比天和空间站舱室大小是差不多的，主要是大在了这个惊人的独立桁架上。
我国空间站的结构和国际空间站的结构不同。
我国的舱体对接是采用了积木式布局，这是第三代空间站的主要特征，这种紧密连接性结构非常利于节省空间。
而国际空间站采用的是大型桁架结构，是第四代空间站的标志性做法，这种结构让它看上去有非常大体积，非常耗费空间。
毕竟我国的是单个国家搞，讲究务实；国际空间站就不一样了，全球多个国家合作，财力上也是不用担心的，自然面子工程做的特别好。
第二点就是国际空间站和我国的轨道维持方式不一样，并且这个空间站能源利用率也不一样。
两个空间站都是在400公里的LEO轨道上运行，但是这个轨道存在稀薄的空气，就会导致在这个高度运行的航天器会产生摩擦，长时间的摩擦会造成航天器的逐渐减速，这样就会动力减少而造成高度不断下降甚至坠入大气层，需要对航天器进行轨道维持。
中国空间站的轨道维持方式主要依靠对接在其尾部的进步号货运飞船来实现，国际空间站本身就拥有动力系统，也是采用很先进的电推系统，这点要比中国的空间站先进。
我国空间站核心舱的太阳翼采用了新材料，这让能源转换率达到了30%；国际空间站由于美国和俄罗斯借接口和标准不一样，能源的利用率不如中国空间站，两者的发电功率都是100千瓦。
第三点就是科研目的和技术不同。
我国空间站科研目的种类非常多，就拿这个巡天望远镜来说吧。
它和我国空间站共轨运行，国际空间站并没有此项目。
这个巡天望远镜清晰度非常高，它的视场是哈勃望远镜的300倍，可以说是非常强大了。
国际空间站各舱段介绍
国际空间站作为国际合作空间探索项目，其规模庞大、系统复杂、技术先进。
该项目由16个国家共同建造、运行和使用，是有史以来规模最大、耗时最长且涉及国家最多的空间国际合作项目。
自1998年正式建站以来，经过十多年的建设，于2010年完成建造任务转入全面使用阶段。
一、“曙光”号功能舱(Zarya)简介：“曙光”号(Zarya)功能舱为国际空间站的第一个组件，于1998年11月20日由俄罗斯“质子-K”火箭从拜科努尔航天发射场发射升空。
“曙光”号是国际空间站的基础，能提供电源、推进、导航、通信、姿控、温控、充压的小气候环境等多种功能。
它由“和平”号空间站上的“晶体”舱演变而来，寿命13年，电源最大功率为6千瓦，可对接4个航天器。
命名由来：Zarya名字源于俄语Заря，用英语解释是dawn，Sunrise的意思。
“曙光”号功能舱源于俄罗斯当年为“礼炮”号空间站所研制的TKS飞船，由美国出资，俄罗斯制造，命名为“Zarya”的含义在于此功能舱的发射标志着航天领域国际合作新时代的到来。
二、“团结”号节点舱(Unity)简介：“团结”号(Unity)节点舱是国际空间站的第二个组件，也是国际空间站的第一个节点舱，于1998年12月4日由“奋进”号航天飞机送入轨道。
舱体长5.49米，直径4.57米，重11612千克，用于存贮货物和调节电力供应，是国际空间站上负责连接6个舱体的主要节点舱。
命名由来：由于该舱是国际空间站的第一个节点舱，因此也常被称为“节点1”(Node 1)。
根据NASA国际空间站计划主任兰迪•布林克利的解释，“Unity”这个名字代表了NASA、波音还有全世界国际空间站团队的共同努力，反映了国际空间站计划中的国际合作。
三、“星辰”号服务舱(Zvezda)简介：“星辰”号(Zvezda)服务舱是国际空间站的核心，是航天员生活和工作的主要场所，“星辰”号服务舱由俄罗斯出资和建造，于2000年7月12日发射，7月26日与国际空间站联合体对接。
空间站
历史沿革
空间站概念的提出可以追溯到1869年，当时Everett Hale为《大西洋月刊》撰写了一则关于“用砖搭建的月 球”的文章。此后，康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基和赫尔曼·奥伯特也对空间站进行过设想。1929年Herman Potočnik的著作The Problem of Space Travel（《太空旅行的问题》）出版并风靡了30多年。1951年沃 纳·冯·布劳恩在矿工周刊中刊登了他带有环状结构的空间站设计。二战期间德国科学家曾研究过使用太阳能的 轨道兵器，即所谓的“太阳炮”。按照设想，它将是运行在高度在5100英里（8200千米）的地球轨道的空间站的 一部分。
主要特点
空间站特点是体积比较大、结构复杂，在轨道飞行时间较长，有多种功能，能开展的太空科研项目也多而广。
空间站的特点之一是经济性。例如，所有的空间站都不具有返回地面的功能而是在太空接纳航天员进行实验， 可以使载人飞船成为只运送航天员的工具，从而简化了空间站的结构，既能降低其工程设计难度，又可减少航天 费用。另外，空间站在运行时可载人，也可不载人，只要航天员启动并调试后它可照常进行工作，定时检查，到 时就能取得成果。这样能缩短航天员在太空的时间，减少许多消费，当空间站发生故障时可以在太空中维修、换 件，延长航天器的寿命。增加使用期也能减少航天费用。因为空间站能长期（数个月或数年）的飞行，故保证了 太空科研工作的连续性和深入性，这对研究的逐步深化和提高科研质量有重要作用。
中国空间站总体构型为3个舱段，包括天和核心舱以及问天实验舱、梦天实验舱，整体呈T字构型，能够容纳 3-6名航天员在轨工作生活，建成后整体空间达到110立方米。
空间站
空间站空间站又称航天站、太空站、轨道站。
是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。
空间站分为单一式和组合式两种。
单一式空间站可由航天运载器一次发射入轨，组合式空间站则由航天运载器分批将组件送入轨道，在太空组装而成。
“数字”空间站1971年4月19日，前苏联发射了第1座空间站礼炮1号，它由轨道舱，服务舱和对接舱组成，呈不规则的圆柱形，总长约12.5米，最大直径4米，总重约18.5吨。
礼炮1号完成使命后于同年10月11日在太平洋上空坠毁。
前苏联一共发射了7座礼炮号空间站。
1982年4月19日礼炮7空间站进入轨道飞行，载人飞行累计达800多天，直到1986年8月才停止载人飞行。
到目前为止，全世界已发射了11个空间站。
其中前苏联共发射8座，美国发射1座，国际联合发射1座，中国发射1座。
和平号空间站原设计寿命5年，到1999年它已在轨工作了12年多，从1999年8月28日起和平号进入无人自动飞行状态，准备最终坠入大气层焚毁，2001年3月23日坠入地球大气层，完成其历史使命，在轨飞行长达15年。
国际空间站以美国和俄罗斯为首，包括加拿大、日本、巴西、比利时、丹麦、法国、德国、英国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和爱尔兰共16个国家参与研制。
天宫一号天宫一号是中国第一个目标飞行器和空间实验室，于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射，飞行器全长10.4米，最大直径3.35米，由实验舱和资源舱构成。
2011年11月3日凌晨实现与神舟八号飞船的对接任务。
2012年6月18日下午与神舟九号对接成功。
神舟十号飞船也在2013年6月13日13时18分与天宫一号完成自动交会对接。
天宫一号在寿命末期，将主动离轨，陨落南太平洋。
资源舱主要任务是为天宫一号的飞行提供能源保障，并控制飞行姿态实验舱主要负责航天员工作、训练及生活和平号空间站的1997年和2001年1997年·坎坷前行1997年2月23日，和平号上的两台基本电解生氧装置连续出现故障，航天员拉佐特金在量子1号舱内制氧时，制氧设备突然破裂，引起火灾明火燃烧了90秒，烟雾弥漫到整个空间站航天员们都带上了防毒面具浓烟持续了5-7分钟。
和平号空间站简介
和平号空间站简介和平号是苏联/俄罗斯的第3代空间站，亦为世界上第一个长久性空间站(设计成在轨多模块组装，站上长期有人工作。
世界上第一个非长久性空间站是苏联于1969年1月弗拉基米尔·沙塔洛夫驾驶的“联盟 4 号”飞船同“联盟 5 号”飞船实行了接近和对接。
“联盟 5 号”上的宇航员阿列克谢·叶利谢耶夫和叶夫根尼·赫鲁诺夫穿上宇宙服进入了“联盟 4 号”。
苏联人把对接后的组合飞船称为“世界上第一个宇宙空间站”。
和平号空间站的轨道倾角为51.6度，轨道高度300~400千米。
自发射后除3次短期无人外，站上一直有航天员生活和工作。
和平号核心舱于1986年2月20日发射，它提供基本的服务、航天员居住、生保、电力和科学研究能力。
联盟-TM载人飞船为和平号接送航天员，进步-M货运飞船则为和平号运货。
和平号核心舱共有6个对接口，可同时与多个舱段对接。
到1 990年，苏联只为和平号核心舱增加了3个对接舱：即1987年与核心舱对接的量子-1(载有望远镜和姿态控制及生命保障设备)、1989年对接的量子-2(载有用于舱外活动的气闸舱、2个太阳电池翼、科学和生命保障设备等)、1990年对接的晶体舱(载有2个太阳电池翼、科学技术设备和一个特别的对接装置，它可与美国航天飞机对接)。
俄罗斯自1995年起发射了3个舱，先后与和平号对接，这3个舱是：1995年发射的光谱号(载有太阳电池翼和科学设备)和一个对接舱(停靠在晶体号特别对接口上，用于与航天飞机对接)以及1996年4月26日发射的和平号的最后一个舱体--自然号(载有对地观测和微重力研究设备)。
自此和平号在轨组装完毕。
全部装成的和平号空间站全长87米,质量达175吨(如与航天飞机对接则达223吨),有效容积470立方米。
作为美俄国际空间站合作计划的一部分，美国航天飞机与和平号空间站实施了交会和对接，在轨对接期间，进行了设备和航天员的交换。
1995年2月6日发现号航天飞机与和平号在太空交会，两航天器相距仅11.3米。
国际空间站的建设和应用
国际空间站的建设和应用随着科技的快速发展，人类对于宇宙的探索也在不断推进。
国际空间站便是其中一个标志性的项目。
自2000年11月它开始运营以来，国际空间站已经成为人类开展太空探索和应用的重要平台。
本文将探讨国际空间站的建设和应用。
一、国际空间站的建设国际空间站是由五个太空机构共同建设的。
它们分别是：美国宇航局（NASA）、俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）、欧洲航天局（ESA）、加拿大航空航天局（CSA）和日本航空航天研究开发机构（JAXA）。
这五个机构为国际空间站提供了大量的资源和技术支持。
国际空间站位于地球轨道，与地球保持距离约400公里。
它的长度和高度相当于一个足球场的大小。
国际空间站是由多个模块组成的，其中大部分是环状的，类似于楼层。
每个模块都有不同的用途和功能，例如，“和谐号”模块用于提供机载实验室和居住区域，而“展望号”模块则用于观察行星和恒星等。
二、国际空间站的应用国际空间站是一个多功能的太空平台。
它不仅为科学研究提供了重要的实验条件，也提供了重要的技术支持和应用平台。
1. 科学研究国际空间站为科学家们提供了独特的实验环境，这使得他们可以进行一些在地球上无法实现的实验。
例如，“磁力荡动星际物理实验”可以模拟太阳风和地球磁场的相互作用，这对于理解太阳风和磁场的本质是非常重要的。
另外，“空间种植实验”研究安全、可靠地在太空中生长食品的能力。
2. 技术支持国际空间站为太空探索提供了重要的技术支持。
例如，“空间梯田”可以提高太空中植物的产量和养分含量，这对于未来在太空中长期生存是非常重要的。
另外，国际空间站也为未来的地球观测任务提供了重要的技术支持。
3. 应用平台国际空间站为航天工程领域提供了重要的应用平台。
例如，“限制抑制子实验”研究的是宇航员在长期太空生活中的身体反应，这对于维护宇航员的健康和抗老化是非常有益的。
三、国际空间站的未来随着科技的发展，国际空间站的应用也在不断扩展。
未来，国际空间站可能成为以下方面的领先者：1. 楼宇建筑技术：国际空间站目前正探讨使用3D打印技术建造太空站。
全国青少年载人航天科技知识竞赛
寻梦“天宫”——全国青少年载人航天科技知识竞赛为激发全国广大青少年对航天科技的兴趣，提高全国青少年对载人航天科技知识的了解，中国科协、中国载人航天工程办公室和中国航天科技集团公司共同举办寻梦"天宫"—全国青少年载人航天科技知识竞赛活动。
本活动是"开启天宫的梦想"—全国青少年载人航天科普系列活动的重要活动之一。
此次知识竞赛采取书面答题和网络答题两种形式。
201161915309151000488 121002000201250/news/SpecialList.aspx?SpecialID=103&SortID=207知识竞赛知识点：1. 什么是空间站？空间站，也称为轨道站或太空站，是一种能长期在地球低轨道上运行的大型载人航天器，航天员可以长期在上面生活和工作，这种大型航天器能在轨道上与飞船或航天飞机对接，由飞船或航天飞机为它运送人员和物资；空间站与飞船或航天飞机的主要区别是它没有主推进系统和着陆设备，因此它不能在轨道上作机动飞行和返回着陆。
根据不同国家和不同的历史阶段，发展空间站有不同的动机和目的。
一般讲一个国家发展空间站主要有四个目的：第一是政治目的，即为了显示国家的综合实力，或者是为了在政治上“压倒”对方，在载人航天领域取得领导地位，上世纪冷战时期，这是美苏发展空间站的主要目的；第二是科技目的，即将空间站作为建在太空的科学实验室，在上面进行各种科学研究和实验；第三是经济目的，利用空间站进行太空生产，或者发展太空旅游；第四是军事目的，将空间站作为建在太空的“军事堡垒”。
知识竞赛知识点：2. 空间站的类型？2011-05-27中国科协青少年科技中心本文被阅读过51次[推荐][打印][保存][大字体][中字体][小字体]按用途分，空间站可分为民用和军用两种类型：民用空间站如前苏联的和平号空间站和美国的国际空间站；军用空间站如前苏联的礼炮2，礼炮3和礼炮5号空间站以及美国空军曾经计划研制的“载人轨道实验室”。
国际空间站各舱段介绍
国际空间站作为国际合作空间探索项目，其规模庞大、系统复杂、技术先进。
该项目由16个国家共同建造、运行和使用，是有史以来规模最大、耗时最长且涉及国家最多的空间国际合作项目。
自1998年正式建站以来，经过十多年的建设，于2010年完成建造任务转入全面使用阶段。
一、“曙光”号功能舱(Zarya)简介：“曙光”号(Zarya)功能舱为国际空间站的第一个组件，于1998年11月20日由俄罗斯“质子-K”火箭从拜科努尔航天发射场发射升空。
“曙光”号是国际空间站的基础，能提供电源、推进、导航、通信、姿控、温控、充压的小气候环境等多种功能。
它由“和平”号空间站上的“晶体”舱演变而来，寿命13年，电源最大功率为6千瓦，可对接4个航天器。
命名由来：Zarya名字源于俄语Заря，用英语解释是dawn，Sunrise的意思。
“曙光”号功能舱源于俄罗斯当年为“礼炮”号空间站所研制的TKS飞船，由美国出资，俄罗斯制造，命名为“Zarya”的含义在于此功能舱的发射标志着航天领域国际合作新时代的到来。
二、“团结”号节点舱(Unity)简介：“团结”号(Unity)节点舱是国际空间站的第二个组件，也是国际空间站的第一个节点舱，于1998年12月4日由“奋进”号航天飞机送入轨道。
舱体长5.49米，直径4.57米，重11612千克，用于存贮货物和调节电力供应，是国际空间站上负责连接6个舱体的主要节点舱。
命名由来：由于该舱是国际空间站的第一个节点舱，因此也常被称为“节点1”(Node 1)。
根据NASA国际空间站计划主任兰迪•布林克利的解释，“Unity”这个名字代表了NASA、波音还有全世界国际空间站团队的共同努力，反映了国际空间站计划中的国际合作。
三、“星辰”号服务舱(Zvezda)简介：“星辰”号(Zvezda)服务舱是国际空间站的核心，是航天员生活和工作的主要场所，“星辰”号服务舱由俄罗斯出资和建造，于2000年7月12日发射，7月26日与国际空间站联合体对接。
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国际空间站上使用的两种计算机周 林(中国空间技术研究院总体设计部 北京 100086)文 摘 欧空局为国际空间站研制了两个新型的计算机:容错计算机(FT C)和标准有效载荷计算机(SPL C),它们可以满足空间站对计算机的需要,可以方便地构成各分种布式数据管理结构。
文中介绍这两种不同类型的计算机设计。
主题词 国际空间站 容错计算机 有效载荷计算机前 言在过去10年期间,商用电子设备和专用微处理器、存储器芯片以及随后的硬件设备的寿命变得越来越短了。
事实上,每隔半年,计算机的性能就翻一倍。
在使用新技术方面,地面与太空应用新技术的间隙变得越来越宽了。
在将商业产品应用在空间领域时,特殊的空间环境约束不允许将新技术集成在具有安全性、关键性、高可靠性要求的系统功能中。
其主要原因是太空环境对专用处理器和存储器芯片具有高可靠的、抗辐射EEE性能。
于是,只好采取为每一项特殊的空间任务专门设计一种解决方案的方法,这种方法就成了制定研制计划、增加费用的主要驱动力。
因此,软件工程也成了特有的、专用的产品,并且需要专门研制地面支持设备和软件设计的开发环境。
为了避免这种情况,欧空局从加快研制进度和标准化的角度出发,大胆改进了以往传统的设计方法,使地面系统和飞行器上的软件都可使用商业上的产品,将飞行器上的硬件结构制作成标准组件并具有可重构性,使它既能够完成多种太空任务,又能够与商用硬件和软件接口。
对于安全性、关键性任务,最好的设计思想是要求设备容忍故障而不是避免故障。
1 新的设计概念在空间电子学和地面电子学之间(特别是在计算机应用领域)的技术鸿沟将长期存在,这是因为空间电子设备必须经受辐射的考验,因此,某些对辐射敏感的技术就不能用在空间设备上。
从而引起一种新的脱离先前的专门设计的理念,欧空局提出了研制通用型标准计算机的思想。
这种计算机可以普遍应用在空间飞行器上,达到了减少工程费用,缩短设计、开发周期的目的。
这种计算机首先在国际空间站计算机设计中得到了验证。
这种新的设计理念具有下列关键特性:¹在两级水平上积木化:即首先在EU RO标准尺寸的基板上集成基本功能;然后,用钩将第二层板固定在基板的上部,该板称为夹层板;º开放式计算机结构;»可以选择寄存在一个主板上的功能,便于改变各板的连接方式;¼精密的设备接口标准:VEM(工业内部计算机总线标准),MIL-STD-1553B接口,以太网接口,RS-422接口,视频接口。
½选用商用宽温型处理器(SPARC),使其具有抗辐射的能力。
但是,在设计CPU计板结构时,应考虑使其将来能够适应小型化设计的变化。
¾使用标准商用实时操作系统,确保与商用软件产品、地面设备和软件开发环境兼容。
收稿日期:2004-03-22¿将输入/输出功能与中央处理单元(CPU )分离,这就意味着使用具有智能化的外围接口,减少CPU 的负担,可以随着任务的需要,增加数据流量。
À将软件进行分层,定义各层之间的接口。
典型的软件层次如下:板级支持软件包(硬件到软件接口);操作系统与硬件驱动;对外通信用接口协议软件。
由于这些新的设计理念,出现了安全性、关键性任务要求的容错计算机设计和国际空间站实验设备用标准有效载荷处理器两种计算机设计方案。
2 容错计算机为了满足空间任务的要求——高可靠性、高效率和抗辐射,欧空局设计了容错计算机(FTC)。
它是一个按照标准规格设计的计算机,可以向用户提供极强的处理能力,可以容忍两个不同时出现的故障。
为了进行通信,FTC 装备了六套MIL -STD -1553B 总线接口,支持同步包传输(SPT )协议。
2.1 拜占庭故障算法一台FT C 由多台相同的计算机(含硬件和软件)组成,每台都占有一个单独的外壳,称为故障保留区(FCR )。
它们同步操作、执行相同的用户任务软件。
依靠所设计的容错策略,四个FCR (如果要求容忍两个故障)可以连接成一个FTC 。
这种设计的基础称为拜占庭故障算法。
按照这个理论,如果满足下述条件,一台计算机就可以隔离F 个任意故障。
这些条件是:¹计算机必须有3F+1个故障保留区(FCR);º这些故障保留区(FCR)必须通过2F +1个不相交的路径相连;»数据必须在FCR 区和按照拜占庭故障算法设计的表决器之间交换F +1次;¼所有FCR 的同步必须限制在一个有限的偏差内。
在FT C 的硬件、软件设计中,已经严格地、一致地证明了这一理论的正确性。
例如当F=1时,FT C 由四个FCR 组成,该FTC 可以处理一个任意的故障。
如果一个故障具有暂时性的特点,即由一个单一事件的干扰产生的,那么在检测到这个故障时,就将这个故障屏蔽起来,FT C 继续运行。
如果在100m s 时间帧内相同的故障发生n 次,可以认定为固定故障,就自动地隔离(或使之无效)有故障的FCR,FT C 继续在三个FCR 结构上运行。
在这种结构中,通过多数表决检测并隔离故障。
在这个意义上,这种设计能够满足容忍两个故障的要求。
2.2 容错计算机系统使用一个供电母线和开关,就可以支持具有一个、二个、三个或者四个FCR 的FT C 。
每个FCR 机箱都可以互换,在运行期间可以重新集成。
一个FT C 上的所有的FCR 通过一个交叉捷连互相连接,其功能是:¹需要表决的数据交换;º由一个容错时钟完成软件处理和数据分配的同步;»由剩余的FCR(4-FCR 结构)对故障的FCR 进行容错表决、隔离(Reset)。
图1 FTC 交叉连接为了避免故障在FCR 之间扩散,采用电性能隔离的点对点连接实现交叉捷连。
图1表示一个完整的、具有四个FCR 的FT C 结构,并且描述了交叉捷连的互连方式及连接到M IL -ST D -1553B 总线的接口原理。
每个FCR 都是一个独立的处理器,该处理器运行用户应用软件(U AS)。
为了减轻用户的故障管理功能,该处理器同时负责故障管理和M IL-ST D-1553B 总线接口的管理。
如图2所示,FCR 具有三层结构。
VM E 工业标准总线将故障管理层和应用层严格地分开。
该应用层电路板(ALB)设计基于抗辐射、与SPARC兼容的ERC32芯片,并使用标准实时操作系统Vx w orks,构成用户应用软件平台。
故障管理层(FM L)电路板和航空电子学接口(AV I)的电路板设计在T805/20M Hz的基板上。
FM L PCB提供故障管理功能,为FCR交叉捷连提供电性去耦接口。
AVI电路板提供用户M IL-STD-1553B总线的物理接口。
为了便于测试,需要装载监控程序(Debug)和故障注入软件,ALB和AVI电路板提供双向串行测试接口。
3 通用型标准有效载荷计算机在空间技术中,标准有效载荷计算机(SPLC)代表一种新颖的设计思想,可以完全满足有效载荷的需求。
如图3所示,SPLC驻留在有效载荷和国际空间站(ISS)数据管理系统之间,它结束了以前费用高、耗时多的传统的设计方法,结束了为每个新的有效载荷项目单独地、专门地开发一个计算机的历史。
3.1 SPLC的关键性能SPLC的关键性能包括下列4项,即¹根据有效载荷任务的需要,利用符合空间环境要求的标准计算机芯片构成一个标准的计算机系统。
º为了兼顾有效载荷和ISS之间的通信,基于M IL-ST D-1553B总线、以太网接口,或是CCSDS数据包协议,使用已经鉴定的接口软件。
»具有一个标准化、一致性的软件开发环境和地面支持设备。
¼基于开放式VME总线标准的商用操作系统VxWo rks。
该操作系统具有成熟的能力,特别是在研制非标准设备时也可以集成VxWo rks,并在其上开发应用软件。
这种理念允许在有效载荷设计开发中使用一个全新的方法,显著地减少了开发周期、费用和风险,为ISS使用有效载荷标准计算机打下了良好的基础。
3.2 SPLC方案如图4所示,SPLC基于宽范围的工业标准VM E总线,包括VME板和几个可选择的多层板,其外壳与FCR相同。
多层板方案允许对输入和输出板进行高密度的封装,从而减少了质量和设备的体积。
3.3 标准计算机配套板除了计算机主板外,根据任务需要,可以选择下列配套板。
为了与ISS数据管理系统通信,可以选用MIL-STD-1553B总线接口板和以太网接口板。
在1553B总线多层板上还提供一个冗余总线I/F。
为了减轻主CPU对低级I/O控制的负担,该卡具有智能控制功能。
在软件研制期间,为了实现空间和地面的快速数据通信,提供一个以太网接口板,与网络的接口可以用AUI信号接口或者采用10Base-T集线器。
以太网多层卡采用商用设备改装,为了检查在轨辐射影响下的失效特性,设备必须经受耐辐射测试,从而推算出在低地球轨道上的耐受失效率。
为了防止电流剧烈增加时锁定效应破坏控制器和驱动器设备,特地设计一个防锁定电路保护板。
同时,为了防止设备产生过热,还安装了专用的热电偶或热管。
为了让航天员观察数据,并向航天员提供一个命令I/F,将搭接控制台连到一个以太网I/F上。
可以同时使用两个以太网接口。
为了直接控制有效载荷硬件,应插入两个多层板。
一个用于模拟量输入,读取从0到5V范围内的电压输入。
另一个用于数据输入和输出。
控制实验并读取状态信息。
用户根据需要选择I/O通道,可以预先设定数据采集速率。
为了采集高速数据,专门研制了一个高速多路选择板,它能够直接与ISS高速多路选择器相连。
为了将视频数据传送到舱内高速多路选择器,专门设置了一个模拟视频接口。
为了用热敏电阻采集温度参数,使用一个扩展模拟输入板。
为了进行数据存储和回放,在SPLC中使用了VM E板。
海量存储器提供85M字的存储能力,使用冗余闪存PCM CIA卡。
由于可能发生锁定效应,设计时采取了防护措施。
闪存对于单粒子翻转是很敏感的,这些翻转事件可以用PCM CIA卡控制器检测出来。
如果在一个字内出现2bit的错误,也可以纠正过来。
SPLC标准外壳有5槽的铝箱和8槽的铝箱两种结构。
其上部有盖板,内置VM E底板和电源,内部采用传导致冷的VM E板。
为了进行SPLC软件研制、调整和测试,设置一个基于经典测试方法的SDE/EGSE板。
该板安装在具有VM E总线的机箱内的空槽上,利用板上的激励源和测试功能,进行SPLC功能性测试和运行检查。
3.4 SPLC的状态根据最恶劣的发射和操作环境(阿里安运载火箭、航天飞机、SPLC计算机已用在美国实验室、哥伦比亚舱)的要求制定实验条件。
SPLC中选用的I/O卡、CPU、VM E扩展接口、海量存储器和外壳都已作过环境实验(振动、热真空和电磁兼容性实验)。