20年前的10月22日，歐空局(ESA)的第一顆小衛(wèi)星Proba-1(全稱(chēng)Project for On Board Autonomy)被發(fā)射，其目標(biāo)只有一個(gè)--那就是在太空中證明技術(shù)。但在進(jìn)入軌道后，這顆小衛(wèi)星很快就證明其能力并不小。

今天，20年過(guò)去了，原本只打算存活兩年的Proba-1現(xiàn)在仍作為一項(xiàng)地球觀測(cè)任務(wù)在繼續(xù)，它的遺產(chǎn)已經(jīng)為下一個(gè)十年的發(fā)展提供了保障。

尺寸僅為60 x 60 x 80厘米的Proba-1自主地執(zhí)行著先進(jìn)的制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制處理以及有效載荷資源管理。它的兩個(gè)成像儀器--緊湊型高分辨率成像光譜儀(CHRIS)和全色高分辨率相機(jī)(HRC)--已經(jīng)提供了1000多個(gè)地點(diǎn)的1000多張圖像。這些圖像對(duì)于監(jiān)測(cè)一些環(huán)境問(wèn)題至關(guān)重要，從評(píng)估納米比亞大草原上不同的土地使用策略如何影響植被生長(zhǎng)到納米比亞中部大草原的植被類(lèi)型或幫助繪制和了解瑞士國(guó)家公園的高山積雪覆蓋。

這顆微型衛(wèi)星由ESA的一般支持技術(shù)計(jì)劃(GSTP)開(kāi)發(fā)并由比利時(shí)Verhaert公司領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)工業(yè)聯(lián)盟建造。

Proba-1標(biāo)志著歐洲航天工業(yè)向小型任務(wù)的轉(zhuǎn)變。雖然立方體衛(wèi)星和現(xiàn)在越來(lái)越普遍，但Proba 1是ESA在小型任務(wù)方面的首次嘗試。這項(xiàng)任務(wù)僅用了三年時(shí)間就完成了--在當(dāng)時(shí)任務(wù)往往需要10年以上的時(shí)間才能發(fā)射的情況下，這是一項(xiàng)聞所未聞的壯舉。另外，它還標(biāo)志著一系列Proba衛(wèi)星的開(kāi)始，包括Proba-2、Proba-V和目前正在測(cè)試的Proba-3。

“在它的時(shí)代，它是完全創(chuàng)新的，”Proba的項(xiàng)目經(jīng)理Frederic Teston回憶道，“就技術(shù)而言，就開(kāi)發(fā)時(shí)間而言，就低成本而言，這一切都是全新的。”

二十年來(lái)，沒(méi)有一個(gè)主要單元真正發(fā)生過(guò)故障，目前航天器的所有主要系統(tǒng)仍在運(yùn)行。該衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了ESA的許多第一次--從第一個(gè)使用鋰離子電池(現(xiàn)在是一種普遍的技術(shù))到成為ESA第一個(gè)具有完全自主能力的航天器。

這意味著它被設(shè)計(jì)成幾乎可以在無(wú)人幫助的情況下執(zhí)行日常任務(wù)，而ESA在比利時(shí)edu的地面站的工作人員很少參與。

自動(dòng)的自主性

通常情況下，自主運(yùn)行部分任務(wù)的代碼如高度和軌道控制系統(tǒng)(AOCs)是以特定方式編寫(xiě)的。首先，這個(gè)系統(tǒng)和機(jī)上其他每個(gè)系統(tǒng)的功能和行動(dòng)都被詳細(xì)說(shuō)明和清除。然后，當(dāng)工程師對(duì)它們感到滿意它們就被轉(zhuǎn)化為軟件規(guī)格，最后有人專(zhuān)門(mén)為這些功能編寫(xiě)了軟件。這是一個(gè)漫長(zhǎng)的循環(huán)，所以如果有些東西不工作或需要改變那么這將是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

但Proba-1任務(wù)能夠如此迅速地啟動(dòng)的部分原因是，它通過(guò)開(kāi)發(fā)一個(gè)自動(dòng)生成軟件的工具來(lái)規(guī)避這個(gè)循環(huán)，另外它還允許工程師快速改變系統(tǒng)的功能和部分而不需要編寫(xiě)全新的代碼。

“我們?cè)谝粋€(gè)軟件中建立了所有的模型，人們認(rèn)識(shí)到這是MATLAB的祖先，”曾在Proba-1團(tuán)隊(duì)中的Pierrik Vuilleumier說(shuō)道，“從輻射或軌道到磁場(chǎng)和太陽(yáng)的位置。所有這些都在工具中建模，所以在最后我們按下按鈕并自動(dòng)生成跟機(jī)載軟件進(jìn)行編譯和連接的軟件。船載工具有四萬(wàn)行代碼，地面模擬器有三萬(wàn)多行。”

該工具還將所有文件也保存在模型中，這意味著很容易培訓(xùn)新的工程師使用它。

Vuilleumier說(shuō)道：“關(guān)于代碼生成的一些神話今天仍在繼續(xù)，但我相信我們?cè)?0年前就打破了這些神話。”

這種自動(dòng)軟件生成已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，如今在Proba任務(wù)中已經(jīng)非常普遍，盡管生產(chǎn)力得到提高、開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短，但它仍不是所有任務(wù)的主流。

關(guān)鍵詞： Proba-1 地球觀測(cè) 軌道 小衛(wèi)星