不为人知的中国航天SpaceOS操作系统 未来将民用
航天不再高冷 科技服务民生
航天不再高冷科技服务民生作者：叶乐峰宋雅娟来源：《科学导报》2016年第26期时常能听到这样的疑问：发展航天，对百姓的生活有什么用？在有的人看来，航天技术高高在上，与日常生活相去甚远。
实际上，航天技术早已“下凡”，飞入“寻常百姓家”，服务着我们的国计民生。
为国家信息安全铸盾据统计，中国93%的计算机仍使用Windows操作系统和Intel处理器，而近年发生的Windows蓝屏、Windows XP停止提供服务、“棱镜门”等事件，频频敲响了信息安全的警钟。
“处理器是计算机的…心‟，操作系统是计算机的…魂‟。
可以说，长久以来我们的信息安全命脉始终握在别人的手中。
”中国航天科工集团二院706所研究员蒋志翔说。
为全面推动安全可靠的信息技术和产业发展，航天科工集团按照专业化生产和规模经济的要求，整合集团内外部相关实力单位的技术，形成覆盖CPU芯片、操作系统、中间件、应用软件等在内的完整产业链，承担起“自主可控”的重任。
去年7月1日，我国首个涉及上千台计算机的自主可控安全网络和信息系统，在集团投入试运行。
此外，航天科工集团经多年打造的“金税、金卡、金盾”三大系统，被誉为新税制“生命线”和“撒手锏”，成为打击偷漏税的一柄“利剑”，服务着国家经济安全。
树立“智慧城市”样板“城市，让生活变得更美好。
”但究竟什么样的城市，才是我们所期待的呢？在航天科工智慧产业发展有限公司总经理周翔看来，智慧城市是这样的：一个生活在智慧城市的人，手握移动终端，轻轻触摸一下屏幕，即可完成医院挂号；将有一套食品药品安全监测系统，实时跟踪食品和药品的“行踪”；“交通流”合理分布，人们可以规划最优出行路线。
“航天科工的智慧城市建设理念深度融合了信息技术和城市管理，有巨大的优势。
”周翔说，复杂的系统工程是航天科工的传统优势，航天科工还拥有亚洲最大的系统仿真中心，这为智慧城市规划仿真创造了得天独厚的条件。
哈尔滨作为东北老工业城市，地下管线繁多，再加上多头管理、野蛮施工，曾出现一年挖断百起管线、损失近亿元的情况。
航空航天技术在民用领域中的应用研究
航空航天技术在民用领域中的应用研究航空航天技术是近代科技进步的重要组成部分，随着时代的发展和科技的进步，航空航天技术越来越成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
尤其在民用领域中，航空航天技术的应用越来越广泛，不仅改变了人们的交通方式，还改善了人们的生活质量，甚至能够带来一些未来科技的愿景。
应用于民用领域的航空航天技术有许多方面。
首先，航空技术的应用可以让人们更快捷、更舒适地出行。
高速列车、汽车等陆上交通工具的发展，已经让人们的出行更加快捷方便，但是在长途旅行、远距离交通等方面仍然存在着局限。
而通过航空技术的应用，旅行者可以更加快速地到达目的地，航行速度远远超过陆上交通工具，同时也可以带来更加舒适的体验，如在飞机上可以享受更加宽敞的座椅、更加优质的食品和娱乐设施等。
此外，随着无人机技术的飞速发展，无人机在民用方面的应用也越来越广泛，如交通快递、航拍摄影、灾后救援等都可以通过无人机来实现。
其次，航空航天技术在民用领域中的军事应用也越来越普遍。
例如，激光制导技术的发展，不仅可以用于导弹的制导，还可以用于民用方面的观测、测量等。
此外，航空航天技术的应用还可以让军备装备更加先进，更加灵活。
例如，美国海军研究局正在实验一种名为“RAVEN”的纵向起降无人机，该无人机可以在任何需要的地点降落和起飞，大大提高了军队在战场上的战略灵活性。
航空航天技术在农业方面的应用也颇具前景。
例如，通过航天技术可以监测并预测天气变化，有助于农民选择最佳的作物种植时间，从而提高农产品的产量和品质。
此外，航空航天技术的应用，如遥感卫星技术，可以对农作物、土地利用等信息进行快速准确的获取和分析，有助于应对农业生产中的各种挑战，并提供数据基础，为智慧农业的发展提供支持。
最后，航空航天技术在民用领域中的应用还可以带来一些看似未来的科技愿景。
例如，目前有一种名为“飞行出租车”的设计，通过垂直起降的方式，能够在城市间自由飞行，解决城市交通拥堵问题。
中国航天技术民用化的例子
中国航天技术民用化的例子中国航天技术民用化是指将原本只用于军事目的的航天技术应用于民用领域，以满足国家经济发展、社会进步和人民生活改善的需求。
下面列举了10个中国航天技术民用化的例子。
1. 通信卫星：中国自主研发的通信卫星，如中国东方红系列卫星，为国内外提供广播电视、移动通信、互联网接入等服务，推动了信息通信行业的发展。
2. 地球观测卫星：中国的资源卫星、环境卫星等地球观测卫星，为农业、林业、环境保护、灾害监测等提供了重要数据支持，助力了农业生产的精准化管理和环境保护工作。
3. 导航卫星系统：中国自主研发的北斗卫星导航系统，为交通运输、航海航空、测绘地理信息等领域提供精确定位、导航和时间服务，已在国内外广泛应用。
4. 太阳能光伏：中国航天科技集团公司研发的太阳能光伏技术，应用于太阳能电站建设和光伏发电领域，推动了可再生能源的利用和清洁能源的发展。
5. 航天旅游：中国航天科技集团公司计划开展航天旅游项目，利用航天技术将人类送入太空，为人们提供独特的太空旅行体验。
6. 航天医学：中国航天员在太空环境中的医学研究成果，如太空生理学、太空药理学等，为地面医学提供了许多新的思路和方法，促进了医学科学的发展。
7. 航天应用技术：中国航天科技集团公司研发的航天应用技术，如遥感应用、卫星导航应用、卫星遥测遥控等，为国内外各行各业提供了多种解决方案和技术支持。
8. 航天材料：中国航天材料研究所研发的先进材料，如高温合金、复合材料等，应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域，提高了产品的性能和质量。
9. 航天测控：中国航天测控系统为国内外航天器提供测量、控制和数据处理等服务，保障了航天器的安全运行和任务完成。
10. 航天教育：中国航天科技集团公司推动航天知识的普及和教育，开展航天科普活动和航天科技实验基地建设，提高了公众对航天事业的认知和了解。
以上是中国航天技术民用化的10个例子，这些例子展示了中国航天技术在民用领域的广泛应用，推动了相关产业的发展和社会的进步。
太空探索的发展现状与未来趋势分析
太空探索的发展现状与未来趋势分析太空探索一直是人类探索未知的伟大使命。
随着科技的不断进步和人类的勇气与智慧，太空探索已经取得许多惊人的成就。
本文将从当前太空探索的现状出发，分析未来太空探索的发展趋势。
首先，当前对太空的探索已经不再局限于国家级的计划，私人企业也在积极参与其中。
以美国的SpaceX公司为例，它的创始人伊隆·马斯克计划用回收再利用的火箭发射系统将人类送上火星，并且为民众提供太空旅游的机会。
这种私人企业参与太空探索的趋势将进一步加强太空行业的竞争力，为未来的太空探索带来更多创新思路和技术突破。
其次，太空探索的一大热点是对月球的研究。
自人类第一次登上月球以来，对月球的研究一直没有停止。
在当前的太空探索计划中，月球再次成为人类关注的重点。
例如，中国的嫦娥探测器成功着陆月球背面，并采集到了宝贵的月壤样本。
未来，对月球资源的开发以及对月球上潜在生命的探索将成为太空探索的重要使命。
此外，即将到来的国际空间站是太空探索领域的另一项突破。
国际合作将提供更强大的研究和探索平台，各国携手合作，共同推动太空探索的边界。
国际空间站中的各种实验和研究将为人类提供更多了解太空的机会，并为未来深入太空提供重要的技术支持。
未来的太空探索有望进一步深入宇宙，例如对火星的探索。
火星一直被认为是最有可能存在外星生命的行星之一，而人类探寻外太空生命一直是一个重要的目标。
目前，美国、欧洲和中国等国家正在研制火星探测器，准备在未来十年内登陆火星，寻找是否存在水或其他生物痕迹。
这项任务将是太空探索史上的一个里程碑，引领着人类迈向更远的星际旅程。
除了火星之外，更远的外太空也是人类探索的目标。
科学家已经发现了数千个类地行星，这些行星与地球相似，可能具备生命的条件。
未来，人类有望进一步发展探测技术，以便通过探测飞船或者更先进的技术发送到这些外太空行星上，探索宇宙中是否存在其他智慧生命。
总之，太空探索的发展现状显示出越来越多的国家和私人企业加入到这一领域，并为人类带来了更多的机遇和可能性。
先进空天技术在军事和民用领域中的应用
先进空天技术在军事和民用领域中的应用随着科技的发展，先进空天技术已经成为了现代军事的重要组成部分，并在民用领域中得到了广泛的应用。
这些技术的应用范围非常广泛，涉及到军事、民用、商业、科学研究等方方面面。
在军事上，先进空天技术的应用可以提高军事力量的实力水平，让国家得以在国际上更具竞争力。
而在民用领域中，这些技术与应用，则可以极大地改善人们的生活水平，带来更多的福利和便利。
一、先进空天技术在军事领域中的应用1、军事打击能力军用卫星的建设可以用于卫星通信、导航等方面，实现信息化集成指挥和搜寻打击能力，包括飞机和运输机、无人机等，最终提高军队的打击效能，并在一定程度上保护了国家的安全。
2、侦查、情报收集和监视军事应用需要依赖卫星视觉、高分影像、雷达等高科技手段，捕捉敌方目标，并及时反馈给作战指挥官。
人工智能技术的运用，使得传感器技术得到了很好的应用，改进了军事侦察信息的核查和收集。
3、高速导弹和战斗机器人随着科技的尖端快速发展，许多国家正在研究和开发高速导弹和战斗机器人等高技术军火装备。
它们可以更加快速和精准的打击敌人，缩短胜利所需时间，并且比起人类士兵更加安全。
4、太空军队随着先进空天技术的不断发展，太空军队正在成为一支重要的军事力量，以应对未来的战争形势。
这支强大的军队可以在地球周围的太空中侦查、打击和监视更广泛的敌人。
5、太空防御太空防御意味着保卫行星免受来自外太空的攻击，旨在去除外太空威胁，这是防御所有天体类在物理上可达到的外太空威胁的任务。
科学家们开发出各种太空武器，并在实践中应用，以确保国家和人民的安全和利益。
二、先进空天技术在民用领域中的应用1、卫星通信和导航卫星从太空角度实现的全球定位系统已经被广泛应用，例如地图、导航、货运等，随着技术的不断提高，卫星通信和导航系统的使用将更加普遍，其带来的方便也将更加多样化。
2、气象预报气象卫星通过对大气的扫描和监视，获得气象信息，随着卫星技术的不断提高，人们对于气象预报的准确度也得到了进一步的提高，这对于优化农业、深入生产、改善生活等方面都发挥了很大的作用。
航天行业航天器自主导航
航天行业航天器自主导航航天行业一直是人类科技发展的重要领域，而航天器的自主导航则是提升探测和运输任务的关键技术。
本文将探讨航天行业航天器自主导航的发展现状、挑战与前景。
一、航天器自主导航的概念与意义航天器自主导航是指航天器在航行过程中，通过内置的导航系统和传感器，独立完成航行决策和路径规划的能力。
在过去的航天任务中，航天器主要依赖地面指令或人工遥控进行导航，但这种方式受到信号传播延迟和人为操作限制等因素的制约，无法实现高效的探测和运输任务。
航天器自主导航的发展对于航天行业具有重要意义。
首先，航天器自主导航可以大幅度减少对地面指令的依赖，减少通信延迟，提高任务执行效率。
其次，自主导航可以增强航天器的自适应能力，使其能够根据实时环境和任务需求，灵活调整航向和路径。
最后，自主导航可以提供更好的安全性和可靠性，减少人为操作失误的可能性，确保航天器的精确控制和任务完成。
二、航天器自主导航的发展现状随着航天技术的进步，航天器自主导航的发展取得了显著的成果。
目前，航天器自主导航主要应用于以下几个方面：1. 火箭的自主导航：火箭作为航天任务的首要运载工具，其自主导航能力的提高对于任务的成功非常重要。
现代火箭通过激光陀螺仪、惯性导航系统等设备，实现在大气层以外的航迹规划和精准控制，以确保载荷可靠进入预定轨道。
2. 卫星的自主导航：卫星是航天行业的重要组成部分，其自主导航技术的应用可有效提高通信、气象预报等领域的工作效率。
现代卫星通过星载导航系统、太阳传感器等设备，实现在轨运行的自主定位、姿态控制和轨道修正。
3. 探测器的自主导航：航天探测任务通常需要在遥远的星球进行，地面操作困难且延时较大。
因此，探测器的自主导航成为提高任务执行效率和成功率的关键技术。
探测器通过地标识别、星敏感器和遥感器等系统，实现目标识别、轨道规划和着陆控制。
三、航天器自主导航面临的挑战虽然航天器自主导航的发展取得了明显进展，但同时也面临着一些挑战：1. 导航系统的精确度：航天器需要在无人操作的情况下进行精确的导航和定位，因此导航系统的精确度至关重要。
航天系统发展现状
航天系统发展现状
航天系统是指人类使用太空技术进行空间探索和应用的系统。
目前，航天系统的发展进入了一个快速发展的阶段，以下是航天系统发展现状的一些方面：
首先是航天技术的进步。
航天技术在过去几十年间取得了巨大的进步。
例如，火箭的推力、载荷能力、可重复使用性得到了显著提升，使得人造卫星、空间站甚至探测器都能够被成功送入太空。
此外，随着科学技术的发展，航天器的导航、遥感、通信和数据处理能力也得到了显著提升。
其次是航天应用的拓展。
航天技术不仅在科学探索方面发挥着重要作用，还广泛应用于通信、导航、气象、农业、环境保护等领域。
世界上许多国家都建立了自己的卫星导航系统和气象卫星系统，使得人类能够更好地了解和利用地球和太空的资源。
再者是太空站的建设和运营。
国际空间站是迄今为止人类在太空中建立的最大和最复杂的航天工程项目，它已经连续运行超过20年。
国际空间站承担了许多任务，如科学实验、技术验证、航天员居住和训练等。
此外，一些国家也计划在未来建立自己的空间站，如中国的天宫空间站计划。
最后是航天商业化的发展。
近年来，航天产业逐渐趋向于商业化，许多私营企业涉足这一领域。
这些企业致力于开发可重复使用的火箭，降低发射成本，同时也推动了太空旅游、卫星互联网等商业化应用的发展。
航天商业化的发展为航天技术和产业带来了新的机遇和挑战。
综上所述，航天系统的发展现状表现出技术进步、应用拓展、太空站建设和航天商业化等方面的特点。
随着人类对太空的理解和需求的不断增加，相信航天系统的发展将会迎来更加辉煌的未来。
中国“北斗”系统向民用领域开放
中国“北斗”系统向民用领域开放美国战略之页网站近日了解，近日中国的北斗系统（中国版GPS）开始向民用领域开放，并希望在2020 年前用它从美国GPS 系统手中夺取较大的市场份额。
目前中国已经发射了35 北斗导航卫星中的14 颗。
这足以为中国全境提供GPS 服务。
到2020 年左右，全部35 颗卫星都将发射升空，全球都可享受北斗的服务。
美国战略之页称，5 年前中国决定将自己的北斗1 号系统的服务范围扩至全球，并与GPS、伽利略和格洛纳斯形成竞争。
中国根据早期北斗1 号系统的经验来建造全球范围的北斗2 号系统。
中国北斗系统综合了欧洲伽利略和俄罗斯格洛纳斯的优点，甚至还有计划中的下一代GPS。
没有人能在导航卫星系统上减少经费，至少不是直接的，想法很多，但是没有人将其变成现实。
而且北斗、伽利略和格洛纳斯还存在频率上的争夺。
由于GPS 率先投入使用，因此没有人争夺GPS 使用的频率。
但是后来的三者就不同了。
美国战略之页认为，GPS 的成功导致了这种竞争。
目前为止，研制导航卫星的努力都遇到了高于预期的困难。
欧洲还在推进伽利略，尽管成本和技术问题越来越多。
最初伽利略是由个人资助的，但是后来成本的增加已经超过了对未来收入的最乐观估计，因此伽利略现在使用的也是纳税人的钱，就像GPS、格洛纳斯和北斗一样。
欧洲之因此发展伽利略系统，是因为他们不想依赖美国系统，同时也不相信俄罗斯的格洛纳斯系统有望实现。
作为对美国GPS 系统的回应，俄罗斯研发的格洛纳斯系统于1996 年达到鼎盛（24 颗）。
但是冷战的结束意味着格洛纳斯的正常经费停止了，而为了维护系统的正常运转，每年要发射5 至7 颗替换卫星。
到2002 年底，只剩7 颗卫星仍能正常工作。
但是随着经济的复苏，俄罗斯为卫星发射提供了。
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不为人知的中国航天SpaceOS操作系统未来将民用说起微软的Windows，苹果的Mac OS以及谷歌的Android，相信大家都不会陌生，它们都是操作系统，即对计算机的各种资源进行管理的软件，是计算机能够运行的灵魂，美国的一些航天器上用的就是VxWorks操作系统。
但是，如果问起我国航天器上的计算机用的是什么操作系统，也许很少有人知道。
事实上，中国航天科技集团公司五院从2001年就开始研发星载计算机特有的操作系统——SpaceOS，并在2006年首飞成功。
此次的嫦娥三号探月任务控制计算机使用的是经过升级和改进后的第二代星载计算机操作系统SpaceOS2。
该系统首次亮相应用，就吸引了众多关注的目光。
中国航天要有自己的操作系统
尽管与普通家用的操作系统设计原理相似，但“上天”的操作系统为了适应恶劣太空环境，对安全性、可靠性等要求要苛刻许多。
地面使用的计算机死机了可以重启，坏了还可以换新的，但飞行器上的计算机开机了通常就不会再关闭或重启。
在轨运行时间较长的卫星寿命可达十几年，这也就意味着计算机程序要同步运行十几年不出现问题。
更重要的是，对于航天这样的事关国家安全的关键领域，“拿来主义”是很危险的。
而要研发自己的操作系统，相关核心技术国外严密封锁，想要借用也没有可能。
在星载计算机操作系统投入使用以前，中国的卫星通常都采用程序控制的方式来完成指令。
这种“傻瓜”式的运行模式非常简单，但也非常机械，它要求技术人员在地面设计好卫星要进行的每一个动作，严格按照时序编写程序。
形象地说，就是如果设定卫星的任务为“吃饭—喝水—睡觉”，卫星上天之后只能按照这个顺序重复动作，想要先喝水后吃饭是做不到的。
由于卫星的运行轨道相对封闭和确定，程序控制虽然机械繁琐，也能够满足任务要求。
但随着我国在轨任务越来越复杂，对计算机软件管理提出了越来越高的要求。
研发中国自己的星载计算机操作系统势在必行。
没有借鉴，就从零开始慢慢摸索。
独立自主创新，成为了摆在研发团队面前唯一道路。
两代SpaceOS的华丽蜕变
2006年，SpaceOS1成功在轨运行。
那时的操作系统功能简单，只做到了多种资源的管理和任务调度，却没有任务间的通信和动态内存管理等更为复杂的功能。
3年以后，嫦娥三号立项，巡视器要实现月面行走。
相比卫星轨道，月球是一个开放的空间，环境恶劣、不确定因素多、控制复杂。
这种任务对航天器智能性和自主性的要求很高，而这恰恰是操作系统的绝佳用武之地。
此时功能简单的SpaceOS1已无法满足任务要求，科研人员开始着手进行第二代产品的攻关。
经过2年研发，SpaceOS2正式推出，在很多方面都实现了质的飞跃，并成功应用到了嫦娥三号巡视器的中心控
制计算机上。
在任务调度和内存管理方面，SpaceOS2可以同时管理几十个任务，与原来5个任务相比，提高了一个量级，同时可以做到快速、有序存储。
月球车在月面行走时，要一边不停地拍摄月面环境，一边快速保存和处理这些信息。
如果此时突然遇到一个坑，操作系统必须在最短的时间内作出判断并反应，否则就有可能掉进坑里。
目前，研究人员设计的内存管理方法和调度方法，从功能、效率上来讲，已经可以和国际上最先进的类似产品相媲美。
而如果说到最具有我国特色和竞争力的技术，就不得不提到三机容错。
一般卫星上会有两台计算机冷备份，一台工作时另一台不工作，如果工作的计算机出现了故障或问题，就立刻切换到另一台。
但切换的过程中，不可避免的会有一些因计算机启动等带来的秒级的时间差。
为了实现真正的无缝切换，嫦娥三号上第一次实现了三机热备份，即三个计算机同时工作，处理同样的任务，有可能其中一台计算机给出的计算结果是错的，那么三机容错就要发现哪台计算机有错，并最终给出正确的结果。
从双机冷备份到三机热备份，看上去似乎只增加了一台计算机，但带来的难度和工作量却是呈指数级增长的。
研发人员坦言，那种压力来自于知道应该实现什么目标，但对怎么实现毫无头绪。
那时做梦都在思考这些问题，有些难关甚至是在梦里攻克的。
未来或可发展为民用
目前，这个只有十几个人组成的年轻团队正在进行SpaceOS3的研发工作，第三代产品的技术将更加先进和前沿。
例如研制高性能多核计算机，让运算速度和处理能力大幅度提升；还有目前操作系统领域最前沿的技术——形式化验证，即从建模和证明的角度来验证设计领域软硬件的正确性，如果这一技术得以突破，将改变航天目前通过大量测试来验证设计正确性的方法，从根本上确保设计的无差错和高可靠。
SpaceOS操作系统能否发展民用？
当被问及这个问题时，研发人员表示，航天操作系统技术本身是可以转为民用的。
但由于航天精品化和个性定制的特点，不够产品化和通用化，距推广成熟的民用产品还有一定距离。
目前，SpaceOS操作系统正在考虑航天系统内的推广应用，未来还将逐步拓展到其他领域。
也许有一天，我们每个人的手机上，都可以使用到“中国航天”品牌的操作系统了。
（江雪莹）。