神舟飞船用什么操作系统?是否是纯国货

    手机、平板等移动设备的快速发展，促使人们开始越来越多关注各种操作系统。何为操作系统呢？简单来说，操作系统就相当于我们的人类的大脑，控制着计算机硬件与软件资源的协同运作，如果非要说有啥区别，那么就是现如今的操作系统不会思考。但会思考的操作系统也并非离我们太遥远，不久的将来很可能就会出现。

    谈到操作系统，人们可能了解最多的就是微软的Windows，苹果的Mac OS以及谷歌的安卓。当然如果你够资深，可能还会了解Linux、Windows Server等操作系统。这些系统可以说是计算机的灵魂，直接影响到硬件的操控情况。

    近日，两条有关航天航天系统的消息吸引了我的关注，一个消息就是中国高分八号卫星在太原成功发射成功。

     另一条信息是美国“猎鹰9”火箭发生升空后发生剧烈爆炸并解体。

    两条都是关于航天卫星的信息。笔者就想了，计算机系统在航天发生对操控的影响有多重要呢？中国与美国的航天计算机的操作系统有何区别呢？他们都用的什么操作系统呢？带着这些疑问，笔者查找了很多资料，在这里将我的一些思考结合起来跟大家说一下。希望能够让大家对航天飞船的操作系统有些了解。

    航天飞船用什么操作系统呢？

    据了解，中国航天科技集团公司五院从2001年就开始研发星载计算机特有的操作系统——SpaceOS，并在2006年首飞成功。那么SpaceOS为何许人也呢？

    首先，要想详细了解航天系统所用的操作系统，我们就要了解航天计算机的技术挑战在哪里？航天计算机的硬件有哪些特点？

    相信即使不了解太空环境的人也会知道，太空计算机面临来自太空环境的挑战很多，这就需要航天计算机能够应对这些挑战。太空中有大量的紫外线辐射，没有大气层的保护，太空计算机就要防止这些挑战。防止因为这些辐射造成计算机的不稳定。

    初次之外，外太空的温度查毒非常大，航空系统的计算机要能够承受摄氏零下35度到70度的巨大温差变化，在计算机系统的考核试验综合考核时，一面要考虑震动辐射所带来的挑战，同时还要在温度急剧变化的时候能够同时多个程序，这对航天计算机系统有着极大的挑战。

    硬件首先就是最外层的保护。不能在太空中关机、复位、初始化等是对航天飞船的计算机的最基本要求。航空飞船的控制系统出现问题，可能直接造成船毁人亡的后果。例如1998年欧洲阿里亚娜5号运载火箭失败，2011年国外航天器失败，都是由计算机系统错误导致的。

神州九号太空计算（图片来源新浪博客）

    太空计算机的设计与我们常见的商用计算机有着很大的不同。以神州九号太空计算机为例，它的外形是一个坚固的经过特殊处理的金属盒子，有非常好的抗震和防辐射的能力，同时其还被牢固的与非常固定在一起。保证了在起飞和降落阶段能够承载瞬间巨大的“加速度”冲击和剧烈的震动而不会损坏。并且整个太空计算机总重量非常的轻，保证飞船的总体质量不能超标。

    但是，即使是这样一个简朴的黑盒子，它的造价是我们常见的商用计算机的500倍以上。这就需要设计开发人员在工作中分外严格遵守操作流程。烧毁一个芯片，其代价也是非常昂贵的。

    好了，介绍完硬件平台，那么我们就来说一下SpaceOS

    航天计算机的硬件造价非常高，这主要还是为了保证系统的稳定运行，保证航天飞船的任务完成，航天系统是502所从1998年开始研制，从2006年，SpaceOS操作系统成功运行，现在的神舟九号和天宫一号使用的都是用的这个操作系统。

    那么接下来我们来解答上面的各种疑问。为何航天系统不采用Windows 或者Linux这些操作系统呢？  

Windows 10

    首先，我们需要了解到，家用操作系统与航天系统的要求并不相同，家庭电脑在多数情况下要求系统的均衡运行，能够满足我们日常的生活工作需求，例如同时运行多个程序而不影响系能，航天器的系统则不是这样的，他更多的只是承担某一个重要的认为而已。

    同时，Linux/Unix/Windows这些都是通用操作系统，所以其需要兼顾的功能太多，利用音乐播放，游戏等等，所以其操作代码非常复杂，这也使得操作系统的稳定性要差很多。航天器的计算机并不需要满足这么多功能，只要能够完成所需的操作就可以了，这样的设计同时也是为了减少系统出现故障的几率。

    而且，航天器的内存和CPU都非常弱，据称，天宫一号的CPU是10MHz的，内存是2M，这种配置跑Windows和Linux比较费劲，虽然采用Linux也并非不可能但要裁剪Linux内核确实太麻烦了。但那么大量的裁剪，谁来保证裁剪后的系统的稳定性？

    更致命的是，Linux不是一个实时操作系统。航天飞船对计算机的要求必须是实时性，需要快速的反应人们的控制操作，航天系统对操作时间有这严格的要求，在太空中，一毫秒的时间也可能对非常产生巨大的影响。Linux/Unix/Windows他们是民用的操作系统，其内核设计并没有考虑实时性，所以他们并不适用于航天领域。

   SpaceOS操作系统是否属于纯国货？

    关于这款操作系统，很多人一直在质疑SpaceOS操作系统是否属于纯国货？

    中国航天科技集团五院星载计算机首席专家华更新研究员总结说：“我国自主研发的空间计算机的操作系统SpaceOS，已经从引进、消化、吸收，逐步过渡到当前的自主可控。”

VxWorks

    很多人质疑，SpaceOS主要内容是仿造美国风河系统公司的VxWorks653（653是产品名，并非版本号），那么事实是否如此呢？SpaceOS还是自主研发呢？

    之所以说系统是自主研制，这只是代表着这个系统的代码是我国自己从头开始写的，但是在代码编写的过程中借鉴了现有VxWorks653系统的代码。SpaceOS代码非常少，其编写起来也并不是很复杂，完全能够实现国产，SpaceOS与其说是说是操作系统，实际就是一套硬件管理程序而已。

    那么中国人未来能不能编写出自己的桌面通用操作系统呢？

    在笔者看来，其实，在操作系统方面国内并不缺少技术，技术人员外我们可以花大价钱从竞争对手来挖，但是需要我们了解的事，操作系统并不是一个独立的存在，他还需要一个生态系统。Windows、安卓这些系统的成功，与其完善的生态系统有很大关系，我们即使能够自己研发一个操作系统，但是生态系统却不是靠自己能够解决的。

    IT行业，看似一个简单的环境，其实牢固的基础也起着巨大的作用，我国错过了计算机基础发展的黄金阶段，这就需要后面我们来填补这个苦果，这个就与我国的钢材市场一样，虽然我国能够生产很多的钢坯等初级产品，但是高端的钢材却需要进口。所以任何一个产业，打牢基础都是非常重要的一件事。