“連理”升空OpenHarmony開啟國產衛星系統星辰大海
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發布 : 09-09
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(本文來源新華網）新華網北京9月8日電（鄭偉）在大連理工大學的實驗室里，于曉洲說：“作為大連理工大學發射的第一顆衛星，同時也是遼寧省設計研制的第一顆衛星，其承載的新技術是一次機遇與挑戰。”5月10日，天舟六號貨運飛船在長征七號運載火箭的搭載下，扶搖而上奔赴空間站，發射任務取得圓滿成功。由大連理工大學運載工程與力學學部航空航天學院科研團隊設計研制的遼寧省第一顆衛星——“大連1號—連理衛星”搭乘天舟六號貨運飛船飛向太空。??“衛星，是我的滿腔熱血與不遺余力”大連1號—連理衛星的任務是與大連理工大學的7.3m X頻段地面測控站進行配合，實現任務上行和數據下行的測控操作，主要開展低成本亞米級高分辨率的海洋、地面觀測以及新技術驗證。作為大連1號—連理衛星的總指揮，大連理工大學航空航天學院教授于曉洲深知這顆衛星對自己以及大連理工大學的重要性。在他看來，近三年的研發是大連理工航空航天學院院長夏廣慶與微納衛星與電推進團隊集體堅持的成果。為了順利升空，這半年來每隔幾天便跑一趟北京的辛苦也變成了甜。于曉洲對衛星并不陌生，此前他已主持過多次衛星研發及發射任務，而夏廣慶的研發邀請，讓他激動萬分，對于衛星，他仍希望傾注滿腔熱血，不遺余力。大連1號—連理衛星對基礎研究能夠提供怎樣的幫助，于曉洲談到，以大連為例，作為海洋城市，擁有大量海洋產業，海洋遍布密集航路，通過衛星可以輔助大連進行海洋產業規劃。大連1號—連理衛星在技術上取得的國際性突破，作為一顆20公斤級的微納衛星（一般指質量在1~100公斤之間的衛星）搭載的一臺高分辨率多光譜相機，可以在軌全色譜段實現亞米級分辨率，并用于對地觀測，可有效為大連農業應用、城市規劃提供助力。在技術突破的背后，是一次又一次想要放棄的絕望和堅持到底的決心斗爭的結果。韌性鑄就了創新技術的大連1號—連理衛星，也讓其在國際上有了自己的名號。于曉洲對此深有感觸，“在衛星研發項目立項初期，遇到了一些客觀條件的阻礙，很多元器件無法第一時間獲得；不少零部件無法加工；進口系統單機價格飛漲等原因導致困難重重。尤其在一次需要與飛船對接測試前的檢測中發現缺少器件，但實現對接，該器件不可或缺。擋在對接成功面前的不是價格和匹配問題，而是尋路無門。跑遍了電子市場、上網尋覓，后來到鄭州才買到，隨后又為了與對接測試時間搶跑，輾轉三個城市才及時趕到北京完成測試。”??“缺芯少系統，是時候自己上了”由于與傳統衛星姿態和軌道控制動力系統采用的推進劑不同，這顆衛星使用的新型推進系統既可大幅提升衛星在軌快速機動能力，還具有無毒、能量高、功耗低、可預包裝等特點。于曉洲提到，以往由于缺少適用于微納衛星的國產操作系統，制約了我國微納衛星的發展。而在2021年，國內多家航天研制單位聯合開發了一系列基于OpenHarmony的高性能微納衛星單機。而此次大連1號—連理衛星其中搭載的就是OpenHarmony經過二次開發，采用了國產芯片運行的操作系統，其大幅提高了衛星的可靠性與實時性。在國內外兩種系統及芯片的對比中，于曉洲發現，以往為了穩定一直采用的國外解決方案在大環境影響下恐有不確定性因素發生，而在關鍵系統中采用國產處理器是一個很重要的決定。在適配過程中，于曉洲親自對比了兩款處理器的性能，測試結果基本接近，同時國產處理器的成本低，售后更及時，也讓團隊一致認可了國產方案。為了能夠在國產系統的設計上更加精進，團隊引入了對國產芯片適配更好的OpenHarmony操作系統，于曉洲也正式開啟了將OpenHarmony應用到衛星的研發之路。隨后，在2022年初，由開放原子開源基金會牽頭，中科院軟件所、大連理工大學、清華大學、武漢大學、上海微小衛星創新研究院、長光衛星、愛太空科技、空天創客等共同成立了開源鴻蒙航天工作組(OpenHarmony In Space, OHIS)，大連理工大學為組長單位，由于曉洲擔任工作組組長，負責開展基于OpenHarmony的航天高可靠實時操作系統的研究與應用推廣。于曉洲談到，“OpenHarmony的加入，為衛星分系統的可靠性提供了更優的解決方案，從而分擔了不少運行壓力，可以更好地投入到整體效率的提升改進。國外衛星大多采用高性能、高可靠的實時操作系統，在微納衛星領域，大多數采用free RTOS開源操作系統，免費提供的原因也讓早期國內衛星嘗到了‘甜頭’，但如今看來與‘裸跑’差不多。這樣的局面也讓國產衛星陷入較為尷尬的境地，如果沒有國外芯片的支持，開源操作系統便失去了效果，被整體裹挾的系統與硬件，也成為國內研發人員需要跨越技術研發的桎梏。”??“連理升空，為航空航天人才培養蹚出一條路”科技自立自強是國家強盛之基、安全之要。六十多年來，中國航天不斷推動自主創新，從白手起家建立“兩彈一星”的豐功偉績，到以載人航天、月球探測等為代表的重大航天工程屢獲突破，為加快建設航天強國作出積極貢獻。于曉洲說：“芯片短缺時，向外求購價格漲了10倍，研發過程陷入被動，讓我們不得不調轉方向選擇國產芯片，也從另一個角度催促我們在產業的各個研發關口上加速。”《“十四五”智能制造發展規劃》提出，堅持創新在我國現代化建設全局中具有核心地位，《規劃》把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐。實現高水平科技自立自強是一個復雜的系統工程，加強基礎研究是高水平科技自立自強的迫切要求和根基所在。于曉洲對此深有感觸，基礎研究研究周期長，要耐得住寂寞，例如芯片研發難度極大，與國外有明顯差距，但是就算這樣，依然需要沉下心搞科研。隨著技術進步，當下不少國產技術實現突破，而在航天領域中的不少研究所對操作系統研發都很重視，希望能夠一同投入研發，制定自己的標準，OpenHarmony的加入恰逢其時，為航天事業的發展貢獻了不小的力量。“目前我們也在和同行聯合制定基于OpenHarmony的星載實時操作系統的宇航標準，希望制定出來后，向全世界推廣，讓國外的衛星也能用上中國的標準。”不同單位和企業也表達了對大連1號—連理衛星的支持，開放原子開源基金會理事長孫文龍還曾到大連理工大學在華為開發者大會2023的展位上進行了參觀。他表示，OpenHarmony搭載大連1號—連理衛星成功發射，豐富了OpenHarmony的使用場景，促進了OpenHarmony社區的繁榮，真正實現了OpenHarmony的上天入地。他希望以連理衛星為起點，能有更多航天人推動開源體系建設，釋放開源發展潛能，推動OHIS高質量發展。華為常務董事、消費者BG CEO余承東還在今年華為開發者大會首日演講中把大連1號-連理衛星作為行業應用案例進行展示。據悉，隨著大連1號—連理衛星、某電磁雙星、愛太空科學號等一系列衛星項目使用了OpenHarmony操作系統，未來將會有更多的衛星項目選擇OpenHarmony。作為大連理工大學乃至遼寧省設計研制的首顆衛星，大連1號—連理衛星的成功發射無疑為大連理工大學的衛星研制和發射工作開了好頭。根據規劃，未來于曉洲還將繼續研制新的衛星。于曉洲談到，對于未來衛星的研發方向，一是集中科研力量，研發更高端的科研衛星；二是組織學生作為研發主體，研制一些以鍛煉學生科研和動手能力為主要目的的教學衛星。由于航空航天人才培養的試錯條件極其嚴苛，對可靠性要求極高，而航空航天人才又都是跨領域及交叉學科，培養過程充滿挑戰。夏廣慶曾表示，大連1號—連理衛星的成功發射固然重要，但我們更希望借此為學校的學科建設和人才培養蹚出一條路。66年前，人類第一顆人造地球衛星“斯普特尼克1號”升空飛行，宣告人類航天時代的到來。那一刻，人類心中的探索欲望得到了釋放，開始觸及遙不可及的星辰大海，拓展宇宙的邊界，如今，人類可以觸及無邊無際的星際，把目光投向更遙遠的星系，發射衛星，載人航天，探測月球、火星，不斷書寫著太空探索的新篇章，不僅是實現夢想和挑戰未知，更重要的是拓展人類的生存和發展空間。大連1號—連理衛星僅僅是中國航空航天歷史上的一顆璀璨明珠，但也代表了一代中國航空航天科研人的壯志雄心。
