概述
空间系统及其相关技术已为社会带来数十年的益处，并将继续塑造未来工业。随着太空的日益商业化，趋同趋势正在降低运营成本，同时提升空间系统的能力。基于太空的军事资产使用已有60年历史，其起源可追溯至冷战时期，现代军事战略将太空及其开发视为现代战争的重要组成部分。许多拥有活跃太空战略的国家近年来重组了其军事力量，并开发了强大而全面的空间服务，包括基于太空的情报、监视和侦察。
空间经济与趋势
根据太空基金会预测，到2026年，空间经济将增长至超过6340亿美元，而2021年全球空间经济同比增长9%（Forbes，2022年）。这一增长得益于私人资金的大量投入，以及技术和公共部门兴趣的增长。可重复使用火箭、飞机发射的火箭和小型卫星（SmallSats）的开发和部署也在增长。所有这些系统越来越依赖软件系统，推动全球航空航天和国防组织专注于构建未来完整的智能系统。
风险投资公司角色
风 River® 参与空间系统已超过25年，作为智能边缘设备开发的首选软件供应商，它是通往未来的合作伙伴。
数字化转型
数字化转型的核心是智能边缘设备在开发、部署、运营和服务方面的根本性转变。空间行业也不例外，尽管部署系统更困难，服务也偏远，但这并不意味着智能空间系统不能进行数字化转型。
DevSecOps
在企业IT领域，数字化转型推动了现代软件方法（如敏捷开发和DevOps）的广泛使用，进而演变为DevSecOps（开发、安全和运营），通过自动化在开发生命周期的每个阶段集成安全。这种方法使我们能够安全地开发、部署和运营IT系统。我们可以比传统IT环境更快地部署新功能或修复已部署软件的问题。边缘系统也不例外，尽管它们通常包括控制系统，而这些系统可能无法动态升级。在太空中，这些控制系统通常管理卫星的飞行，使其能够保持高度或避免日益严重的问题——太空碎片。这意味着我们需要以某种方式划分系统，以便快速升级有效载荷软件，同时以更受控的方式保护关键系统，这引出了开放式架构设计。
开放式架构
任何智能边缘解决方案都必须以开放式架构为基础。这些系统部署在偏远地区（无论是低地球轨道还是更深的太空），因此服务成为一项挑战。如果我们想从部署这些系统中获益，其运营寿命需要很长（几十年），因此开放式架构是有意义的，它使得硬件和软件的升级都是可能的——通过远程接口。开放式架构允许具有开放规范的技术基础设施，这意味着模块化设计可以很容易地随着组件过时或需要更新而升级。在硬件层面，这可以通过使用可重构技术（如FPGA）使架构尽可能灵活来实现。对于软件，这是一个生命周期问题，因为我们考虑如何开发、部署和运营软件多年。它还允许我们划分系统，利用容器隔离应用程序，并利用虚拟机环境保护关键控制系统。我们的DevSecOps环境可以轻松升级和部署有效载荷应用程序容器中的新功能并修复问题，而平台控制软件可以通过更安全的机制进行维护。然后，我们需要考虑如何升级系统，如何监控系统性能，以及如何启用收集有关当前系统的数据。收集数据是关键，并且必须是可配置的——我们并不总是知道要收集哪些数据，因此必须使用数字反馈框架来启用未来的数据源（如果需要）。
数字孪生
设计这种灵活的架构以持续数十年并不容易，特别是考虑到这些设备运行的恶劣环境以及对更坚固甚至抗辐射组件的需求。由于它们的复杂性以及安全和安全要求，大多数太空项目需要多年才能完成。进行传统的基于硬件的测试和验证将不切实际，因为支持和维护硬件的成本很高。会花费大量时间和精力去寻找不再有的旧电路板来运行测试。还有存储库存的成本以及便携性问题。很难为多次使用复制硬件。为了帮助开发这些系统，数字孪生是一个很好的工具。它可以是一个计算平台的模型，也可以是整个卫星甚至卫星星座的模型。该模型提供了几个优势。首先，它允许我们尝试硬件和软件控制的组合——我们在软件中实施什么，在硬件中实施什么。这通常代表了性能和灵活性之间的微妙平衡，尤其是在我们考虑设备长期生命周期的背景下。其次，它允许我们在自动化的云原生环境中开发、验证和确认软件，并具有规模的所有好处。这意味着我们可以在部署第一个系统之前更快地达到软件的成熟水平。拥有数字孪生也意味着我们可以快速尝试新软件来测试假设，然后再部署到实时系统。
风险投资公司优势
风 River® 提供云原生工具集、模拟平台、虚拟化平台、实时操作系统、Linux操作系统以及完整的产品生命周期服务，帮助客户实现空间系统的安全、可靠和高效运行。
结论
空间系统及其相关技术将继续为社会和工业带来多重益处，包括商业太空和基于太空的军事资产。随着这些技术越来越依赖软件系统，可以依靠风 River®，凭借其在空间领域超过25年的经验，作为智能边缘设备开发的首选软件供应商。
