SpaceX如何使用Linux、Chromium、C++和开源库

在糟糕的一年里，这是一个伟大的时刻。5月30日，SpaceX的“龙”机组成员成功地将NASA宇航员鲍勃·本肯(Bob Behnken)和道格·赫尔利(Doug Hurley)送入轨道。这是有史以来第一艘私人载人飞船，也是九年来首次美国载人航天飞行。搭载它们的是SpaceX的可重复使用的猎鹰9号，该猎鹰9号由火箭燃料和Linux驱动。

与超级计算机、物联网(IoT)设备和许多关键任务设备一样，猎鹰9号搭载Linux操作系统。SpaceX的软件工程师几年前就解释了猎鹰9号程序的工作原理。

飞行软件团队大约有35人。我们为猎鹰9号、蚱蜢(猎鹰9号测试火箭)和Dragon应用程序编写所有代码；并在这些飞行器上进行核心平台工作；我们还编写模拟软件；测试飞行代码；编写部署在我们地面站的通信和分析软件。我们也在任务控制中心工作，以支持现役任务。

猎鹰9的机载操作系统是一个精简版的Linux，运行在三个普通的双核x86处理器上。飞行软件本身在每个处理器上单独运行，并用C/C++编写。

普通吗？是的，很普通。你看，宇宙飞船的CPU远不是最新最好的。它们是为宇宙飞船开发的，从起草到发射需要几年甚至几十年的时间。例如，国际空间站(ISS)运行在1988年老式的20 MHz Intel80386SX CPU上。然而，我们不知道猎鹰9号使用的是什么芯片。不过，他们的设计可能比你现在在百思买(Best Buy)买的东西至少老了十年。

当然，虽然这些古老的芯片适用于空间站的命令和控制多路分解器(C&Amp；C MDM)，但它们对其他任何东西都没有太大的好处。在日常工作中，宇航员使用运行Debian Linux、Science Linux和Windows 10的HP ZBook 15。Linux系统充当C&；C MDM的远程终端，而Windows系统用于电子邮件、网络和娱乐。

然而，通常情况下，进入太空的芯片不是普通的芯片。留在太空的CPU必须是防辐射的。否则，由于电离辐射和宇宙射线的影响，它们往往会失败。这些定制的处理器在获得太空飞行认证之前，要经过多年的设计工作和更多年的测试。例如，美国国家航空航天局(NASA)预计其下一代通用处理器，即你可能从树莓PI 3中知道的ARMA53变种，将准备好在2021年运行。因为猎鹰9号的第一级自行着陆，所以它的芯片不需要进行抗辐射处理。

为什么是三个处理器？这是因为，正如StackExchange太空探索所解释的那样，SpaceX使用演员-法官系统通过冗余来提供安全保障。在这个系统中，每次做出决定时，都会将其与其他内核的结果进行比较。如果有任何不同意见，该决定将被推翻，该过程将重新开始。只有当每个处理器都得到相同的答案时，才会向PowerPC微控制器发送命令。

这些控制器为火箭发动机和栅格鳍发号施令，它们从每个x86处理器获得三个命令。如果所有三个命令字符串都相同，则微控制器执行该命令，但如果三个命令字符串中有一个是错误的，则控制器将使用之前正确的最后一条指令。如果事情完全出错，猎鹰9号就会忽略失火的芯片命令。

这种三重冗余的意义在于提供所需的容错能力，而不必为昂贵的空间专用芯片买单。现代飞机，如较新的空中客车飞机，在其电传系统中使用类似的方法。

在看到飞行之前，SpaceX会在桌面上测试其飞行软件和硬件。在那里，他们可以运行飞行模拟，完全没有灾难性的故障，而不会损失一枚火箭。

“龙”号飞船也运行Linux操作系统，飞行软件是用C++编写的。这艘船的触摸屏界面是使用Chromium和JavaScript渲染的。如果界面出现故障，宇航员有物理按钮来控制航天器。

因此，部分得益于Linux，我们回到了美国的载人航天事业。而且，企鹅似乎可以飞起来，背后有足够的火箭动力。