20年来,风河®为美国国家航空航天局(NASA)提供了最成熟的软件平台,实现了数十个太空无人驾驶系统,从而完成了史上最重大的太空任务。风河很荣幸能够携手NASA,共同为人类探索世界及宇宙而奋斗。让我们来进一步了解VxWorks®,这项技术帮助完成诸多艰巨的太空任务。

克莱门汀号

// 1994



克莱门汀号是为检测长期暴露在太空环境中的传感器和航天器组件而设计的探测器,并对月球和近地小行星1620地理星(Geographos)进行科学观察,主要包括不同波长情况下的成像,诸如紫外线和红外线,激光测高及带电粒子测量。VxWorks实时操作系统(RTOS)运行星敏感器相机和图像处理算法,它是克莱门汀的"眼睛",能够帮助该系统确定指向和准确定位。

天鹅座

// 2013



天鹅座是一架由轨道科学公司研发和测试的无人驾驶补给飞船,是NASA商业轨道运输服务(COTS)项目的重要组成部分。现如今天鹅座已经被列入国际空间站(ISS)项目的商业补给服务合同中。该架宇宙飞船旨在在美国航天飞机退役后向国际空间站运送物资。自2013年9月天鹅座与空间站首次对接,该架飞船成功完成了两次补给任务,运送了6080磅科学实验设备、物资和太空漫步仪器。此外还包括食物、生命支持设备、热控制硬件、摄影及视频设备。目前预计于2014年10月借助轨道科学公司安塔瑞斯火箭再次将物资通过天鹅座运抵空间站。至2016年天鹅座计划将完成8项太空任务。VxWorks通过运行主飞行计算机,以操纵指引飞船抵达国际空间站的航空电子设备。

黎明号

// 2007



已经探索了巨大的原行星灶神星的黎明号飞船目前正努力探索矮行星谷神星。黎明号旨在对这两个据说是太阳系中早期形成的天体进行深入和近距离研究。谷神星和灶神星是主小行星带中两个最庞大的天体,位于火星和木星之间,也包含了许多其他小天体。黎明号计划于2015年春抵达谷神星。该飞船计算机所运行的VxWorks能够支持与地球的通信,并且对其他航天器系统也至关重要。此外,VxWorks还能够在确保离子推进系统维持黎明号的正常轨道和进程的同时,获取所有相关照片和测量数据。离子推进系统使得黎明号成为第一个能够环绕两个不同天体运行的航天器。

深度撞击号

// 2005



美国宇航局的深度撞击号航天器在深空飞行了2.68亿英里,继而与坦普尔一号彗星接轨,历经172天。运行VxWorks的深度撞击号首创性完成了与太空冰川超高速碰撞计划。该航天器运用了一种最新的AutoNav软件,此软件能够运行于深空一号。

深度撞击EPOXI

// 2005



EPOXI继深度撞击探测器访问坦普尔一号之后,探索第二颗彗星——哈特利二号。VxWorks操作系统是航天器运行的软件平台和机载望远镜。

深空一号

// 1998



从多方面来看,深空一号具有突破性意义,肩负检测高风险性先进技术的星际使命。而其中离子推进系统起着关键性作用,因为它的运行效率是传统化学推进系统的10倍,能够完成更多艰巨的任务。深空一号也被视为AutoNav软件的试验台。它利用该软件确定自己在深空中的位置,从而确保环绕正确的轨道运行。成功完成重大任务后,深空一号利用离子发动机AutoNav及其他先进技术访问波莱利(Borrelly)彗星,并且向NASA发送了该颗彗星的特写照片和其他信息。整个航行依靠VxWorks提供技术支持。

星系演化探测器

// 2003



星系演化探测器作为轨道太空望远镜,通过捕捉黑洞、监视老星系(被鉴定为死亡星系)周围的新星体以及自行发掘黑暗能量的来源,创造了许多新发现,包括各种辐射出强烈紫外线的星系。此次太空之行拍摄了许多令人惊叹的照片。在任务完成的最后一年,美国宇航局将星系演化探测器借给了加州理工学院。直到2014年6月该航天器退役,加州理工学院才停止其运行。星系演化探测器利用VxWorks运行飞行计算机。

起源号

// 2001



起源号探测器的任务是捕捉并带回在太阳风暴中被抛入太空的太阳物质,以作详细的分析。VxWorks是飞船控制系统的核心操作系统及科学套件,打开了科学罐,以搜集样本,继而将其关闭并密封。紧接着起源号开始返回地球,释放样本返回舱,成功带回所采集的样本,从而完成了前所未有的艰巨任务。

引力探测器B

// 2004



引力探测器B(简称GP-B)是由美国宇航局与斯坦福大学共同研发,其物理学任务是为了验证爱因斯坦相对论的正确性和精确性。该探测器使用了四台极为微妙而灵敏的陀螺仪和一架望远镜。望远镜是用来确保卫星指向正确的方向,并将"偏移"控制在最低限度。而陀螺仪被用于测量地球自转的"参考系拖曳效应"。搭载了VxWorks操作系统的GP-B完成了必要性轨道调整,并且带回了陀螺仪的测量结果。Vxworks可谓是太空的"实验员"。

IRIS

// 2013



界面区域成像光谱仪(IRIS)属于美国宇航局的一项"小型探测器项目",旨在观测太阳物质是如何运移、聚集能量以及如何在穿越太阳低层大气时突然升温的。掌握太阳物质和能量如何穿越低层大气区域是了解太阳动态的关键。VxWorks运行主飞行计算机,指引界面区域成像光谱仪抵达太阳。

开普勒望远镜

// 2009



开普勒太空望远镜是为发掘银河系中类地行星而设计的,包括那些可能存在液态水和生命的区域。VxWorks通过运行主飞行计算机,控制各种航空电子设备套件,从而确保开普勒指向正确的方向,并带回该航天器搭载的照相机芯片所拍摄的图像。至关重要的一点是,开普勒能够保持正确的指向,从而探测行星何时超越恒星,这也是我们如何确定恒星拥有的行星种类、行星的运行轨道、以及各行星大小的方法。

月球大气与粉尘环境探测器

// 2014



月球大气与粉尘环境探测器在执行环绕月球非载人任务期间,研究月球大气层,试图揭开月球表面是否漂浮起尘埃的谜底。研究月球大气层有助于启发科学家进一步研究太阳系其他小星体表面的稀薄大气层,也为未来研究外太空时应该如何完成长期的载人任务提供了信息。VxWorks操作系统用于控制火箭发动机、修正航向,确保月球大气与粉尘环境探测器不偏离轨道,并使宇宙航天器把科学仪器上的数据返送回地球。任务结束时,该系统控制航天器成功撞击了月球远端,保护了所有的登月遗迹。该任务由位于加州莫菲特场的美国宇航局艾姆斯研究中心进行设计、创建和控制。任务原计划历时160天,但由于其充分利用燃料,最终历时比原计划延长了28天。

勇气号火星探测器

// 2003



勇气号和它的"孪生兄弟"机遇号都是延期任务的代表。这两个探测器上都有各种各样的科学仪器,其中一些安装在机械臂上,依靠VxWorks实时操作系统的主计算机来进行控制。对于这些火星探测器,计算机提高了其运作的复杂性:让航天器在不损坏探测器的前提下登陆火星表面,然后部署探测器去执行火星上的重要科学任务。

在一次延期任务中,探测器的一个前轮在完成了90天的主要任务之后失灵了。为了尽可能减少故障对探测器的影响,科学家对勇气号的软件进行了修改,使其继续移动——不过是朝相反方向移动。虽然最初把任务时长定位90天,但勇气号的任务最终持续了6年。

工程师们的创新精神和操作系统的灵活性也让地面管制员得以排除数据储存内存上的各种问题,这些问题都是探测器首次发射时没有预料到的。在排除这些问题后,工作小组可以恢复火星探测器的正常运行。

机遇号火星探测器

// 2003



VxWorks为飞行计算机提供系统支持,帮助机遇号成功登陆火星,并在火星表面四处移动。因为软件经过多次升级,机遇号火星探测器的工作寿命非常长。VxWorks支持的自主导航程序包经过升级和修正,可以让探测器分析照片,寻找科学家可能感兴趣的特征和岩石,鉴别火星尘暴的照片,也能够发回更多有力的数据供科学家分析。机遇号使用太阳能动力,已经工作超过10年,至今运行良好。

好奇号火星探测器

// 2012



美国宇航局正把VxWorks系统用于目前技术上最先进的自动机器人航天器以及地质学家团队中,以进行所有的太空探索项目。从2011年11月26日火箭升空,到其2012年8月5日成功抵达火星盖尔陨坑,VxWorks一直为好奇号火星探测器提供控制支持,并全程支持好奇号的探索任务。好奇号已经在火星上度过了2年,相当于1个火星年。

火星奥德赛号

// 2001



在轨道上运行和计算超过11年,火星奥德赛号探测器绕火星轨道运行、收集火星气象及地质数据的时间比历史上的其他探测器都长。从火箭离开地球到探测器到达火星轨道,VxWorks都在控制航空器的飞行。除了绘制火星地图和监测火星环境的任务之外,奥德赛号还是一个数据中继节点——它接收来自火星探测器及其他航天器的数据,并把大量数据传送回地球。

火星拓荒者

// 1996



火星拓荒者的任务是用低成本的方式把着陆器和自主式机器人火星车送到火星表面。火星拓荒者着陆器是整个任务的核心中枢,安全地把索杰纳火星车送上火星。拓荒者上的计算机成功控制飞向火星的过程、火星的登陆,以及在火星表面上的一切操作——包括向索杰纳火星车传达指令以及接收火星车传来的数据。这是运行VxWorks的IBM RAD6000计算机首次在外太空使用。火星拓荒者着陆器运作良好,于是美国宇航局决定把输送回地球的数据速率提高为原来的两倍。但是这中间出现了一个软件故障,人们在地球上调试成功后,再把修正版的软件发给火星拓荒者,成功扩大了回传数据量。

凤凰号火星探测器

// 2007



凤凰号火星探测器在火星表面登陆,探寻历史或现存的微生物迹象。在VxWorks支持下,主计算机控制了凤凰号前往火星以及登陆火星表面的进程。陆器使用内部制动火箭登陆火星表面。一系列科学实验在探测器上进行,目的是通过分析土壤来寻找水和化学物质存在的证据,从而探寻火星是否曾经适宜居住。VxWorks控制火星上科学研究工作的各个方面。

火星勘测轨道飞行器

// 2006



自2006年起,火星勘测轨道飞行器从轨道上勘测火星的大气层及地理特征,同时作为机遇号等其他火星探索任务的数据中继站。VxWorks是控制任务中航空电子设备的软件平台。

信使号

// 2004



美国宇航局的信使号MESSENGER(缩写取自全称"水星表面,太空环境,地球化学和广泛探索")探测器2011年3月成为首个环绕水星轨道的航天器。其任务是绘制水星地表图,并研究这颗太阳系最内侧行星的磁场和内部结构。该任务的飞行计算机使用VxWorks进行导航超过10年。

机器人宇航员

// 2011



Robonaut 2(机器人宇航员2号),简称R2,是太空上首个灵巧的人形机器人。它作为STS-133任务的一部分,跟随"发现号"航天飞船前往国际空间站。Robonaut任务所使用的计算环境包含多个目前最先进的技术。R2使用VxWorks实时操作系统来支持各项开发活动。

"海风"散射计

// 1999



"海风"作为美国宇航局快速散射计和QuikScat卫星上飞行的仪器,1999年首次发射,用于测量地球海洋表面的风已经有10年。"海风"利用VxWorks的初启方法来支持其计算机运行"海风"软件。

太阳动力学天文台

// 2010



太阳动力学天文台(SDO)自2010年起开始观测太阳,通过对太阳大气进行空间和时间上小范围的研究,并研究多个波长纬度,从而了解太阳对地球及近地空间的影响。VxWorks操作系统控制火箭把SDO送上轨道,并使SDO与地球保持联系。同时把数据从科学包传送回地球。

太阳辐射与气候实验

// 2004



美国宇航局的太阳辐射与气候实验(SORCE)卫星10年以来一直提供太阳辐照度数据。SORCE测量太阳产生的电磁辐射以及地球表面每单位面积的能量。SORCE的任务是持续记录太阳的总辐照度(TSI)以及光谱辐照度(SSI)。SORCE航天器上载有4个观测工具:太阳总辐射监测卫星(TIM)、太阳恒星比较实验仪 (SOLSTICE)、太阳辐射监测仪(SIM)以及软X射线紫外光度计系统(XPS)。SORCE任务全程由VxWorks控制。

斯皮策空间望远镜

// 2003



斯皮策空间望远镜用于研究红外波段下的早期宇宙。它是首个从太阳系以外的星球观测光波的望远镜。斯皮策在观测彗星、恒星、系外行星和遥远星系时也有重大发现。VxWorks用于控制望远镜指向、收集拍下的数据,并把数据回地球。

星尘号

// 1999



星尘号是首个从月球轨道以外向地球返送彗星样本以及宇宙物质的宇宙飞船。星尘号的计算机运行VxWorks系统,使用抗辐射RAD6000 32位处理器卡,它在宇宙飞船无法与地面沟通时可以帮助储存数据。在深空一号证明了自主导航的可行性后,其软件系统的一部分也被星尘号用于太空上。星尘号把该软件用于VxWorks平台,以获得其飞过的彗星的影像。星尘号同时进行彗星尘埃取样、气体取样,甚至对太阳系以外的尘埃进行取样。

星尘号-NExT

// 1999



星尘号-NExT作为一项后续任务,目的是把原有星尘号飞船用于再次靠近坦普尔1号彗星。VxWorks升级了星尘号上的软件,使其继续执行NExT等与原计划不同的任务。

日地关系天文台

// 2006



为了研究日冕物质抛射(即从太阳剧烈喷发出来的物质)的结构和起源,2006年发射日地关系天文台(STEREO)。STEREO上的计算机系统操作基于汇集了各种核心航电设备的集成电子模块(IEM)。在VxWorks支持下,两个近乎相同的天文台——一个在轨道上领先于地球,另一个落后于地球——共同追踪从太阳到地球的能量和物质流动。

范艾伦探测器

// 2012



两艘范艾伦探测太空船通过研究范艾伦辐射带的形成机制和动力机制,帮助我们了解太阳对地球及近地空间的影响。在VxWorks支持下,范艾伦探测器上搭载的仪器用于验证等离子物理理论的测量方法,揭示了范艾伦辐射带新的特性和结构。

X-38机—国际01空间站

// 1999



国际01空间站的X-38"救生船"航天器是一艘试验性的宇航员紧急救生船。VxWorks被选为X38机的操作系统。

图片及视频由美国宇航局及美国国家航空航天局/喷气推进实验室提供