20年前的10月22日，歐空局(ESA)的第一顆小衛(wèi)星Proba-1(全稱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到納米比亞中部大草原的植被類型或幫助繪制和了解瑞士國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，沒有一個(gè)主要單元真正發(fā)生過故障，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，最后有人專門為這些功能編寫了軟件。這是一個(gè)漫長的循環(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)漫長的過程。

但Proba-1任務(wù)能夠如此迅速地啟動(dòng)的部分原因是，它通過開發(fā)一個(gè)自動(dòng)生成軟件的工具來規(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說道，“從輻射或軌道到磁場(chǎng)和太陽的位置。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。船載工具有四萬行代碼，地面模擬器有三萬多行。”

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，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