国产操作系统飞天记( 三 ) 奔向太空：北京时间12月7日12时12分

卫星看似遨游太空、自由自在，其实充满了危险，例如：太空中高能粒子“打到”卫星计算机上可能引起的单粒子翻转；卫星向阳面温度可达100摄氏度以上，同时背阳面温度可能降至零下60摄氏度；而且这些情况时时刻刻都在发生。卫星就好比一个自成体系的小生态系统，如何保证自身稳定地运行环境决定了卫星能否正常运转。另外此颗卫星能源全靠太阳能，当运转至地球阴影区卫星将只能依靠电池工作，如何进行有效可靠的能源管理同样至关重要。这些都是卫星生存的必要条件。

虽然瓢虫一号属于低轨卫星，受地球磁场保护，辐射剂量不是很高，但出于安全考虑，瓢虫一号计算系统仍采用多机容错设计，每台计算机均提供单粒子翻转检测与修复、热平衡控制、电源管理等功能，同时还提供软件冗余备份功能，当检测出计算机程序被高能粒子损坏，可以自动切换到备份系统上，大大增强了卫星的生存能力。

卫星运行状态保障还有一项非常重要的工作：姿态控制。卫星上几乎所有的设备都对姿态有要求，例如太阳能帆板需要对准太阳，相机和通信天线需要对准目标等等，没有姿态控制，随意翻转的卫星实际作用与“砖头”差不多。与地面环境相比，在失重条件下调整姿态更为困难，一般小卫星多采用的“自旋”或“重力梯度”等被动姿控系统，而瓢虫一号则采用更为复杂且灵活的主动姿态控制系统，整个控制系统分为：测量、控制、执行机构三个部分，讲到这里是不是有些同学已经想到经典频域控制理论的“微分方程、拉普拉斯变换、传递函数、稳定性分析”和现代控制理论“状态空间”等概念？没错！卫星姿态控制就是这些理论的具体应用。

瓢虫一号的姿控测量组件包括：太敏（通过太阳计算空间方位）、星敏（通过已知的多颗恒星计算方位）、磁强计，执行机构主要是飞轮与磁阻尼器。翼辉信息参与瓢虫一号的姿控系统设计不多，由于时间紧任务重，没有完成预先设想的姿控系统模型化目标，既将所有控制系统抽象成统一的模型接口，不同卫星只需要导入不同的控制系统模型文件与参数，即可完成姿态控制系统。这样做的优势不仅仅可以将姿控系统设计变得标准化，同时也可降低风险，在有重力条件下实现姿控实物仿真较为困难，单纯通过计算机仿真还是有一定的设计风险，翼辉信息未来想通过在半实物化仿真方面积累的经验，将目标机运行的控制系统模型通过半实物化方式接入