谈到操作系统，每个人都能随口说出几个——安卓、Windows、iOS……甚至连许久都不“露面”的塞班系统也有人知道。但如若问起太空中的航天器用什么系统，估计多数人都会问：“航天器还有操作系统？”

当然！

据了解，我国当前在轨航天器有400多个，每个航天器的计算机都有独立的操作系统，其中300多个航天器的操作系统有一个共同的名字——SpaceOS天卓。

关键核心技术要掌握在手

SpaceOS天卓是中国航天科技集团有限公司五院502所完全独立研发的一款空间嵌入式操作系统，可靠性、安全性突出，能够满足航天任务的多种需求。

“‘天卓’是‘立足航天、追求卓越’的简写，我们的目标是为建设世界一流科技强国作出更大贡献。”502所星载计算机研制中心主任刘波说。

上世纪70年代，随着东方红一号卫星的成功发射，中国人正式开启了探索太空的脚步。老一辈航天人深刻意识到，关键核心技术一定要掌握在自己手中。

也正是在那时，伴随着我国第一台星载计算机的研制，502所开始研发SpaceOS天卓。

2006年，SpaceOSⅠ在东方红四号卫星平台首飞成功，在轨表现良好，并应用于嫦娥一号、嫦娥二号、北斗二号、天宫一号等航天器；2013年，SpaceOSⅡ在嫦娥三号巡视器上取得首飞成功后，广泛应用于探月工程、载人航天工程的航天器和北斗三号、通信、遥感等卫星上。

面向航天器网络化、智能化、可扩展、高可信的迫切需求，502所自2019年起开始研制SpaceOSⅢ，应用于天问一号火星探测器、新一代载人飞船试验船等航天器，并于今年1月23日正式发布。

502所研究员华更新介绍，SpaceOS天卓处于国际先进、国内领先的技术水平，在轨应用市场超过8000星年，后期还将应用于互联网星座建设、后续载人航天工程等重大任务。

“有了 SpaceOS 天卓，我们不再受制于人！”刘波反复强调。

安全、可靠又好用

太空环境复杂，想要操作系统安全、可靠又好用，不是一件简单的事情。

SpaceOS天卓主任设计师徐建介绍，航天器一旦入轨基本是不会重启的，有的在轨工作时长达十几年，硬件设备更是无法更换。 经过多次迭代，研制团队在高可靠、高安全方面探索出一种十分成熟的管理机制。

每个航天器的关键星载计算机都采用双机备份或者多机备份机制，这就需要操作系统对计算机资源进行监测管理，实现系统级容错，当一台计算机出现问题时，可以无缝切换到另一台计算机继续运行。

其次，SpaceOS天卓实现了单机级、任务级容错，面对空间粒子对存储设备的影响，SpaceOS天卓还具备数据恢复机制。

“咱们平时用的电脑只有一个程序盘，但是我们的系统有两个，其中一个盘失效，另外一个盘就会顶上来。”502所研究员乔磊说。

在高可靠、高安全得到保证的前提下，又该如何实现“好用”呢？

SpaceOS天卓借鉴了新闻写作“5W”（即When、Where、Who、What、Why）原则，设计出“5W”行为管理模式。SpaceOS天卓主任设计师彭飞介绍，地面人员只要按照“5W”输入需求，航天器就会自主工作，效率又高又简单。

例如，某地发生火山喷发，需要调动高分卫星监测，地面人员只需给卫星注入时间、经纬度、拍摄角度等信息，卫星便能自行前往事发地上空拍照，并即时将照片下传到地面。

SpaceOS天卓具有在轨编程和重构能力，支持在轨任务修改、任务加载和任务替换。“如果需要给航天器增加一些新程序，地面人员设计一个APP，然后直接注入到航天器上就可以了，非常简单。”SpaceOS天卓主任设计师尚智补充道。

向着更广更深领域拓展

当前，SpaceOS天卓已经具有精、快、信、活、智的特点，能够满足载人航天网络化、可扩展需求，卫星通信的高实时性、高吞吐量数据交换需求，深空探测的自主、智能化需求，星座组网的星间、星内协同需求。同时，SpaceOS天卓还得到了国外同行的认可。

SpaceOS天卓还进入了民用市场，比如应用于智能家居、监控设备等。但是，对这支团队而言，这还不够。

该团队以博士、硕士为主，操作系统研发时间均在8年以上，经验丰富、思路开阔。

博士许娜说：“在学习前沿理论的基础上，团队还乐于探索、善于探索最前沿的技术，并且能把技术应用于实践，这种快乐是超乎想象的。”

在勇于探索的精神指引下，该团队又有了新目标。“‘星星’更智能，方可更‘闪耀’。SpaceOS天卓未来在航天器的网络化、智能化以及星座应用的协同场景这三个方面将发挥更重要的作用。”刘波说。

502所所长袁利表示：“我们会继续加大投入，加强管理创新和技术创新。借助航天重大工程和产业化发展的东风，SpaceOS天卓一定会更好地服务于航天强国建设，一定会走得更宽、更高、更远！”（刘岩）