软件定义卫星 智能引领航天——记软件定义卫星技术联盟及其天智工程

吴 彪 李 桐

自1957年苏联发射第一颗人造卫星以来，人类探索太空的脚步从未停止。截至2018年11月，人类先后向太空发射了近5000颗人造卫星。但这些卫星都有一个共同特点，那就是它们都是为特定任务专门定制，功能单一，用户单一。

2018年11月20日7点40分，中国科学院软件研究所牵头的软件定义卫星技术联盟在酒泉卫星发射中心向500公里外的太阳同步轨道发射了一颗代号为“天智一号”的新技术试验卫星。这颗卫星打破传统卫星延续60多年的常规，有着诸多显著特点。

它采用开放系统架构，其核心是一个微型云计算平台；它支持多用户、多任务，任何人都可以为其开发软件并将其上注到星上开展在轨试验；它还有一个“追星”App客户端，通过智能手机即可实时查看这颗卫星的在轨飞行状态，指挥它完成“拍照”任务；它还支持对“图像”进行在轨实时智能处理，不用将无效数据传回地面，只需将有用信息或“好的照片”下传即可……这在航天界是一个“新鲜事”。中央电视台、新华社、人民网等诸多媒体对这次航天领域的“小”事件进行了大量报道。

作为联盟的“总体规划师”，以赵军锁秘书长为代表的中国科学院软件研究所人以“发展软件定义卫星技术，助力商业航天”为宗旨发起行动倡议。

一个航天界的“小事件”何以吸引这么多媒体的密切关注？对很多普通老百姓来说，他们或许有这样的疑问，但对很多业内人士来说，他们知道其实这件“小”事并不小，它极有可能会对航天产业的未来发展产生“颠覆性”的影响，甚至可能会改变其走向。它意味着：从此，航天活动不再只是“少数人的游戏”，大众也不再只是“旁观者”。从此，航天开始逐渐步入大众时代和智能时代……

“天智一号”是一颗怎样的卫星？什么是软件定义卫星？软件定义卫星技术联盟（以下简称“联盟”）是一个怎样的组织？软件定义卫星将有一个怎样的未来……带着一系列的疑问，耗时1年，《科学中国人》走访了联盟的诸多单位，参加了他们在山东日照举行的2019软件定义卫星高峰论坛，与诸多与会院士、专家和商业航天公司的代表进行了大量交流。根据获得的大量的第一手材料，我们力争对这一系列疑问有全面、细致的答疑解惑。

天基无小事 智胜在编程——从平台优先到载荷优先，从载荷优先到算法优先

“天智一号”是由中国科学院软件研究所牵头，中国科学院微小卫星创新研究院、航天九院771所、中国科学院光电院、中国科学院西光所等单位共同研制的软件定义新技术试验卫星，整星重约27公斤，是“天智”系列首星。

“这是一颗可以通过上注App改变其功能的卫星，你可以把它看成一台在太空飞行的配有多种特殊外设（有效载荷）的‘迷你型’超级计算机（天基超算平台）。”作为软件定义卫星技术联盟的秘书长，中国科学院软件研究所研究员赵军锁的解释通俗易懂，他将天基超算平台比作卫星的“大脑”，而有效载荷相当于卫星的“眼睛、耳朵和四肢”，其中，软件定义卫星的核心，也就是“大脑”——天基超算平台，它是帮助卫星直接在天上进行实时智能计算的功臣。

“天智的意思就是天基智能。”赵军锁和他的联盟同伴们有一个梦想，就是将传统卫星演变为智能卫星，“就像传统手机演变为智能手机一样。”“虽然说摩尔定律快要失效了，但30多年来，计算能力、存储能力、传输能力提升了差不多100万倍。可惜航天界没能充分利用好摩尔定律红利，我们希望能尽快补上这一课。”他们在“天智一号”卫星上搭载了4部国产智能手机作为天基超算平台的重要组成部分，利用硬件加固和软件容错技术，对利用商用器件大幅提高星载计算能力进行了有益的尝试。他们还在软件定义卫星上建设了航天应用商店，“我们不但欢迎广大第三方为其开发软件，也欢迎广大第三方在其上部署软件，卫星App品种和数量越多，卫星能够做的事情就越多。这样一来，卫星就可以共享使用了。就像可以租用云计算、使用虚拟机一样，将来人们也可以租用虚拟卫星。我们可以借助软件和算法把天上飞行的成百上千颗支持软件定义的物理卫星演变为成千上万颗虚拟卫星，从而大大提升卫星的效费比。”

2017年9月9日，“软件定义卫星技术联盟”正式成立。

“传统卫星都是封闭架构，为特定任务定制卫星，为特定卫星定制载荷，为特定载荷定制软件等，可谓‘一星一任务，一箭定终生；动辄三五亿，鬓白功始成’。封闭系统架构的结果必然导致硬件、软件不兼容，无法互换复用。这样卫星成本肯定下不来。此外，卫星是一个特殊行业，保密是一大特色。有些是国家秘密，必须得保，但保密带来的最大问题就是无法形成大的技术生态，整个行业很封闭，技术迭代很慢。无止境地追求高可靠性是这个行业的另一大特色。为了确保项目成功，甚至到了不计成本、不计代价的地步。没有人从大系统的角度考虑问题，用户部门觉得既然造一颗卫星要花这么多钱，那么肯定希望它能多用几年，当长寿命成为一种无止境的追求时，行业就进入了一种没有上限的正反馈……这是一个怪圈儿！所以，凡事儿都要有一个度，有一个平衡点。要想技术进步快，必须多迭代，不能指望着一劳永逸，一次解决所有问题……”在行业内摸爬滚打多年，赵军锁对行业发展的形势、面临的机遇和挑战都有着再清醒不过的认识。

“万物皆数，很多问题都可以转换成计算问题。软件定义卫星的思想就是以计算为核心、硬件最小化、软件最大化。奥卡姆剃刀原理说得好，‘如无必要勿增实体’。不是不要硬件，而是简化硬件。在必要的硬件基础上，通过软件去解决剩下的问题。”“我对软件定义卫星的看法是：‘软件定义概念同，赋值赋智又赋能，天基从来无小事，智胜未来在编程’。软件定义卫星是必然的发展趋势，是通往智能航天时代的金钥匙。目前，卫星研制正在从平台优先向载荷优先过渡，而软件定义卫星等于把卫星研制向前又推进了一大步，变成了软件优先、算法优先。这是一个巨大的进步……”深入研究换来的是对整个行业的真知灼见，作为联盟的“总体规划师”，以赵军锁秘书长为代表的中国科学院软件研究所人对软件定义卫星的未来发展方向也越走越清晰。

经软件定义卫星技术联盟多家成员单位联合倡议，依托中国科学院软件研究所设立开放新型科研机构——软件定义卫星工程中心，开展卫星软件技术协同创新，推动软件定义卫星技术快速发展。继“天智一号”成功研制后，“天智二号”正在研制，代表联盟未来努力的方向。

在天基综合信息系统国家级重点实验室的墙上有一句话“胸中有梦想，脚下有力量”，可以感受到这支团队是一支心怀梦想奋力前行的团队。他们从事软件定义卫星技术研究已经有17个年头了。从一开始的模糊概念，到现在的在轨演示验证，期间也经历了大量的挫折、反复和质疑，然而，他们并没有退缩，而是迈着坚实的步伐一步一步走到了现在。“‘天智一号’卫星的成功发射意味着软件定义卫星的发展已经步入了快车道，我们计划发射18颗新技术试验卫星，‘天智一号’之后还有‘天智二号’‘天智三号’，一直到‘天智十号’。我们的梦想是用十几年的时间，把传统卫星演变成智能卫星。”为心中的目标，他们一直在努力。

聚四海之气 借八方之力——八仙过海共推软件定义卫星事业发展

党的十九大报告中，国家主席习近平提出了要建立航天强国，2018年他提出要让“太空领域的军民融合走在全国全军前列”。当冲刺的号角嘹亮吹起，中国商业航天人将何去何从？

“聚四海之气，借八方之力。”习近平主席在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会开幕会上的讲话可以说是为中国商业航天发展指明了方向道路，也是联盟成立的初衷。

2017年9月9日，“软件定义卫星技术联盟”正式成立。这是一个极具创新意义的联盟。作为联盟的“总师”，中国科学院软件研究所相关研究的成员们在摸爬滚打的实践摸索中越来越深刻地感受到传统卫星发展的困顿以及软件定义卫星的未来发展前景，同时也更深切地感受到这是一项需要“聚众力、纳百川”的事业。而这样的感触，相关行业里的很多优秀单位、联盟的共同发起人其实也早就有同样的体会。

记者接触到的联盟成员，都无一例外地透露早在联盟成立之前，他们就已经萌生了想要在相关领域发挥所长，力求打破传统卫星困局的强烈愿望和想法，就像是长期积累体验孕育出的梦想种子，静待花开。在日常紧密的项目合作往来沟通过程中，他们豁然发现原来大家都有同样的想法，于是一拍即合。向上级有关部门递交申请、很快得到批复后“自带干粮”参与组织筹备……势如破竹，联盟从决定筹备的那一刻起短短几个月内就破壳而出，只因从上至下，大家都觉得这是一件“可以撸起袖子干起来的事情”，而他们在各自领域积累的优势为软件定义卫星事业短时间内实现飞速发展奠定了坚实的基础。

西安光机所：软件定义卫星是卫星载荷发展的一个新机会

中国科学院西安光学精密机械研究所（以下简称“西安光机所”）是中国科学院在西北地区最大的研究所之一，经过50多年的发展，已经成为一个以战略高技术创新与应用基础研究为主的综合性科研基地型研究所。

20世纪90年代以来，新一代西安光机所人立足祖国航天事业的发展需要，开始将关注的目光投向广袤的太空，多年深耕取得了累累硕果：他们承担研制的CCD立体相机和干涉成像光谱仪随“嫦娥一号”卫星顺利发射上空；他们为“神七”飞船研制的舱外摄像机成功拍摄、记录了我国航天员首次出舱的画面，见证了中国人首次进行太空行走的历史性壮举……

“作为研究航天光学载荷的一个重要单位，我们在参与很多航天工程载荷项目的过程中同样也强烈地感受到我们研制的很多载荷，在研制之初都是为某一特定的用途、提出的一些特定指标而专门设计打造的，所以导致卫星载荷一旦做出来，功能也就‘做死’了。当软件定义卫星的概念提出来以后，我们看到了一个很好的方向，如果能够在卫星软件定义载荷这方面有所突破的话，对西安光机所未来在光学载荷研制模式上的创新一定会有所推动。软件定义可能不仅是整个卫星平台，也是卫星载荷发展的一个新的机会。”联盟副秘书长、西安光机所的马彩文书记如是阐述团队加入联盟的初衷。

作为联盟的创始人之一，马彩文在联盟成立前，就一直在积极支持和推动着联盟的发展。“民用航天发展风起云涌，继美国SpaceX、Rocket Lab之后，我国星际荣耀成为将运载火箭发射入轨的民营初创公司，实现了中国商业运载火箭零的突破！人类每一次在民用航天领域取得的成功突破都是在给大家提振信心，所以我们想在军民融合的大背景下，通过软件定义卫星技术助力商业航天，使国家航天领域的成果能够走向国防国民经济各个领域，走进千家万户，这是终极目标。”科研成果搬下高阁走入寻常百姓家，成为以马彩文书记为代表的新一代西安光机所人奋力要实现的目标和方向。

“在参与的过程中我们也感觉到这是一项需要众人拾柴的工作……”在很多场合，马彩文书记笑称自己是软件定义卫星技术联盟的“铁杆”，也是为软件定义卫星事业“敲边鼓的人”，“虽然我们不做与软件定义相关的软件工作，但我希望能把这面‘鼓’敲得更响一点，把人气聚得更旺一些，能够有更多国内的科研机构、高校和企业加入进来，因为软件定义的目标本身就是建立一个开放的环境和平台，所以必须要有更多人参与进来，在中国营造一个更好的氛围，这是大家共同推动软件定义卫星这件事的主要目的和意图。”在马彩文和他的研究团队心里，早就把联盟看成一个目标一致的整体，为共同的目标他们可以不计付出、殚精竭虑。所以在联盟成立前后，他们一直不遗余力地推动相关工作，参与确定联盟的发展方向和目标，规划联盟的具体发展路线，为联盟的发展及如何聚集起更多志同道合的人等出谋划策；从积极参与筹备联盟成立的各种活动，到推动联盟第一次工作会议以及联盟标准化工作委员会在西安光机所召开和成立……只要有时间，马彩文都积极参与联盟召开的各种会议和论坛。“这是为表明我们的态度：对于软件定义卫星和联盟的发展，我们支持且有信心能一起做好。”与此同时，马彩文和他所带领的团队还积极参与到“天智一号”以及后续天智系列卫星尤其是载荷研制工作中，为联盟的发展献智献力。

“因为联盟毕竟是一个松散的组织，我们一直在思索如何把更多的实体团聚到软件定义卫星这面大旗下来，应用商店其实是一个很好的纽带。作为国家双创的示范单位，这两年来我们参与孵化的企业已经接近300家，开展工作的过程中，我们对如何推动高科技技术体系和技术平台进入良性轨道有了一定认识，如果能建立一个能够实现多赢的平台，方便大家参与且发挥所长、各取所需，这种模式能够把大家更好地凝结在一起”。“应用商店就像是手机里的淘宝平台，买卖方都可以到平台上去供应和索取，而且对他们的身份并没有限定，可以是单位也可以是创业者，做到‘人才不求所有，但求所用’。未来我们理想中的应用商店可以根据商店里的产品和用户需求，实现快速的卫星柔性制造，让大众圆梦卫星……”虽然离梦想还有一段距离，但马彩文和他的团队表示会和联盟其他成员一起坚定地走下去。

771研究所：为软件定义卫星装上“大脑”

中国航天科技集团有限公司第九研究院第771研究所（又称“西安微电子技术研究所”，简称“771所”）始建于1965年10月，是全国唯一集计算机、半导体集成电路和混合集成电路科研生产为一体的大型综合研究所。自建所以来，771所取得了一系列重大科研成果，参加了载人航天工程、探月工程等一系列国家重点工程研制及发射任务，创造了我国计算机和集成电路发展史上的“三十九个第一”等。

作为我国唯一一家从芯片设计到芯片制造，从微系统集成再到整机，甚至到整个测试筛选实验等产业链“做到顶”的单位，771所在计算能力上的多年积累，为联盟提高软件定义卫星“大脑”的计算能力提供了强大的支撑。新时代开启，771所在唐磊所长的领导下，致力于不断创新，持续推动航天产品朝着低成本、高性能、高可靠方向发展。从降低卫星成本、缩短其研制周期、避开功能单一的缺陷、发展航天技术的目标和方向来说，771所和联盟的理念是一致的。

与所里很多做型号的部门不同，研究员王竹平所在的研究发展事业部更关注下一代的前沿发展技术。“我们的强项是计算能力，致力于把计算能力做成产品。可以说跟中国科学院软件研究所是‘软硬结合’。如果说软件是软件定义卫星的‘灵魂’，那么计算能力是它的‘基础’”。据王竹平介绍，771所在计算机、半导体集成电路和混合集成电路三大特色专业上的积累恰好为降低卫星制造和使用的成本、提升定义卫星的各项能力提供了基础支撑。“目前，我们提升计算能力的理念是：单个计算芯片在计算能力达不到需要的时候，我们可以选择再插一块板，相当于是一个人干不成的事情，多个人一起干，这是协同计算的思想。云计算平台也一样，除了微小集成、提高单片效率之外，我们可以通过混合集成电路的研究把不同计算资源混合在一起来提升计算能力。往后随着处理器的不断进步，我们还可以继续不断往里面丰富和集成，更大地提升计算能力。软件定义卫星的显著特点之一即照片无效数据可以不用回传就可以直接处理，这就是计算能力提高的功劳……”计算能力的提升为软件定义卫星的发展提供了更为广阔的前景，事实上，软件定义卫星诸多特点也如磁石般吸引着研发团队，“它为缩短硬件和应用的距离提供了技术途径，为新技术的开发试验应用提供了一个很好的平台等”。771所和联盟的融合可以说是强强联合、互惠互利，目标都一致，就是更好地贴近用户。

王竹平表示，因为目标一致、志同道合，771所也是从联盟成立以前就积极、自愿无私地投入到推进软件定义卫星技术发展的各项事业中。先有工作，后有联盟。771所参与的工作涉及方方面面，包括“天智一号”的研发方案设计，商用手机的加固、云平台的设计等，后续的天智系列工作也一直在跟进，“这是一个循序渐进的过程，比如，与‘天智一号’不一样的是，‘天智二号’正朝着国产化的方向迈进，我们在做的神经网络芯片处理器实现国产化的同时也能提高计算能力，按趋势来看，目前我们的目标是把单星的智能化程度提高，‘天智二号’已经在践行，下一步的目标是实现网络化，可能到‘天智三号’后我们就能实现联网了，这意味着卫星的智能化水平就更强了，也可以做更多的事情，比如，我们可以更好地服务‘一带一路’，普通大众也可以短期租用卫星做他们想要做的事情……”智能引领商业航天，在这里不再是一句看似遥远的口号，而是越来越完善的技术，真真切切的行动。

聚四海之气，借八方之力。联盟成立短短两年多，就已经从四海八方汇聚起越来越多志同道合的人为共同的目标而奋斗，如今成员单位已经超过了130家，他们囊括产学研用产业链条上各种类型的单位，目的就是希望发挥各家所长，突破行业界限，打破行业壁垒，百家争鸣、百花齐放，建立起良好的业内生态环境，从而推动软件定义卫星事业发展，真正做到让卫星为大众所用。

当国家建设航天强国的号角吹起，迎着嘹亮的冲锋号，以联盟为代表的航天人开启了他们探索实践的新征程。

微纳卫星研究所：微纳平台助力软件定义卫星

中国科学院微小卫星创新研究院微纳卫星研究所是联盟的又一共同发起人。作为我国小卫星及相关技术领域的总体单位之一，中国科学院微小卫星创新研究院已成功发射包括新一代“北斗”导航卫星、量子科学实验卫星、“天宫二号”伴随卫星等43颗卫星，成为我国科学卫星领域的主力军和军民卫星领域的方面军。而作为微小卫星创新研究院开设的院所之一，微纳卫星研究所面向国民经济主战场，定位目标清晰，即为实用化微纳卫星整体解决方案的服务商。成立以来，微纳卫星研究所先后主持、参与研发了中科院“北斗”导航首发星I1-S、轨道最低地球卫星LX-1、“向日葵一号”等卫星。

近几年来，在“天智一号”项目中，中国科学院微小卫星创新研究院微纳卫星研究所承担了卫星总体研制，系统集成测试的任务，同时也负责项目工程管理和卫星发射任务，研究所基于自主开发的WN5000卫星平台和自有星上单机产品库迅速搭建出模块化、低成本的卫星平台，实现了卫星平台的短周期快速研制。其中，WN5000卫星平台作为微纳卫星研究所的系列模块化平台之一，主要应用于总重25kg～65kg、寿命2～3年的低轨卫星，载荷比可达50%，具有高度模块化、研制快、成本相对较低的优势。

在卫星平台研制领域深耕十数年，中国科学院微小卫星创新研究院已经发射的卫星涵盖了从大型卫星到微纳卫星的全系列产品线，实现了高性能、短周期、高可靠、低成本的全方位优势，但是实力如此强劲的传统单位也对自身行业产生了危机感，相比地面智能设备、互联网行业，当前的卫星研制模式过于封闭和分割，与地面先进技术联系薄弱，有一种被远远落下的感觉。

有感于传统卫星研制模式的痼疾，微纳卫星研究所副所长张科科及他所在的团队在软件定义卫星领域进行了深入研究。“我们的初衷很简单——卫星早已在生活中的方方面面得到应用，但对大部分普通人来说，卫星行业仍然是遥远、高大上的科技行业。我们的目标是让航天变得简单、大众、易得，让普通人就可以把自己的创意和想法运行到太空中去。”张科科如是阐述他们的梦想，与联盟的目标有诸多异曲同工之处，加盟是再自然不过的事情。作为联盟的副秘书长，张科科虽年轻、思维活跃，但也已经有着丰富的实战经验。和马彩文所长一样，他也是在联盟成立前，就已经和联盟其他成员有过多次深度的合作。在联盟成立前后期，也是不辞辛劳为联盟的筹备和各项活动成功举办做了大量的工作。

站在我国商业微小卫星浪潮前端，中国科学院微小卫星创新研究院微纳卫星研究所同样把软件定义卫星的发展视作相关行业的发展契机。“相对于大型卫星来说，微纳卫星研制周期短、功能密度和性价比高，通过使用适应空间环境的商业器件，以组批生产优势，快速实现星座组网运行，可大幅缩短整个卫星系统对地重访周期，快速提升全球覆盖能力。不久的将来，越来越多的卫星体积可能只有1立方毫米，却能装下几百万个晶体管和盐粒般大小的‘大脑’。这些卫星重量越轻、体积越小，发射所需的费用也就越低。”这支团队所关注的领域被称为是未来航天器发展的重要方向之一。然而，当前很多微纳卫星制造商未摆脱传统卫星的研制方式，仅通过简化卫星功能，降低卫星质量等手段降低卫星成本，继续进行着“重复发明轮子”的工作，其灵活性、智能性、可复用性等方面都有待提高。

“软件定义卫星主要通过对功能模块、载荷、数据处理、网络通信等软件进行更新或重设，使卫星上各类传感器和计算单元之间兼容互通。模块化开放的体系架构旨在将软硬件平台分解为一系列标准化模块，通过不同模块之间‘搭积木’，实现不同应用效果。它就像是一台运行在太空的开放型智能计算机，人人都可通过编程，让卫星‘为我所用’。”像“乐高积木”一样组合拼装的模块化可扩展微纳平台，具备高集成、低成本、模块化、网络化、智能化等特点……软件定义卫星的种种美好像磁石一样吸引众多行业精英投入其中。

带着对未来的期盼，中国科学院微小卫星创新研究院微纳卫星研究所相关人员积极投入到软件定义卫星的工程建设中，在“天智一号”卫星软件设计方面，他们进行了开源设计，实时提供平台在轨姿态、能源等关键信息以满足星载APP在轨智能资源调度、任务规划的需求，充分体现了软件定义和智能的思想。研究越深入，了解越多，他们越是对软件定义卫星的前景充满肯定。特别是基于软件定义卫星技术的空间智能应用，结合空间5G技术、先进可重构载荷技术、模块化微纳卫星技术等，他们提出了通过一体化星地网络的运行方式将可以极大提升现有航天系统的运行效能，从而实现空间任务的快速重构、即时响应和对空间资产的最大化利用。

“我们可以设想一下未来的生活，那些天上的卫星可以组成一张无缝的天网，通信、导航、遥感全覆盖，精准农业，自动驾驶，6G通信，实时天气预报惠及老百姓……”有梦想就有动力，带着对未来的遐想，这群造梦卫星的人不懈前行。

工程为牵引，论坛、大赛为抓手——各种形式敞开商业航天大门

2017年9月9日，“第一届软件定义卫星高峰论坛”暨“联盟成立大会”在电子科技大学的协助下于成都顺利召开，由此正式拉开了联盟系列活动的序幕。“如何才能让汇聚起来的多方力量形成良好的技术生态？两年多的时间里，联盟一直在进行很好的尝试，他们以“发展软件定义卫星技术，助力商业航天”为宗旨，做了大量工作，取得了不错的成绩。通过一系列的活动就可以窥知一二。

2018年4月6—7日，联盟在雁栖湖畔成功举办“2018软件定义卫星高峰论坛”。

2018年4月6—7日，联盟在雁栖湖畔举办了“2018软件定义卫星高峰论坛”。李德仁院士、杨小牛院士、毛二可院士、林惠民院士、周志成院士及来自联盟内部多个科研机构和高等院校、商业航天公司的代表300余人参加了大会。这次大会征集了82篇学术论文，大会报告49场，给优秀论文作者颁发了“努比亚之星”奖，给优秀卫星App开发者颁发了“天智星云”奖。中央电视台等诸多媒体从不同的角度对此事进行了报道。一系列的活动内容揭示了联盟的运行机制：通过“软件定义卫星高峰论坛”促进科研院所、高等院校的科研人员、研究生群体围绕“软件定义卫星”开展科学研究和技术交流；通过“软件定义卫星App大赛”吸引和鼓励广大第三方为“软件定义卫星”开发软件；通过“天智工程”凝聚各方力量共同研制“天智系列新技术试验卫星”，“共享”在轨试验资源，共同推动软件定义卫星技术的发展，共同推动软件定义卫星技术规范的建立……

2019年7月5—7日，“2019软件定义卫星高峰论坛”在山东日照召开。这届论坛得到了日照市人民政府的支持，日照市市长李永红出席会议并致辞。论坛期间，“日照软件定义卫星技术研究中心”揭牌成立；联盟与日照市人民政府签订战略合作框架协议，与日照职业技术学院签订联合办学合作协议；联盟中的多家单位共同启动了2019软件定义卫星应用大赛；联盟秘书长、天智工程总负责人赵军锁主持了“天智二号”卫星联合研制工程协调会，向大家介绍了“天智二号”的总体架构和当前技术状态，欢迎更多的单位参与到天智卫星的研制中来。据了解，“天智二号”的联合研制单位已多达数十家，并且大多都是“自带干粮”，既出钱又出力，这也从另外一个角度反映了联盟成员单位对推动软件定义卫星事业的信心和决心。

欧阳自远院士、龚惠兴院士、林惠民院士、王建宇院士、杨小牛院士参加了此次大会，他们与相关领域的专家、学者一起，通过主旨报告和圆桌论坛的形式，共同探讨了发展天基智能的必要性和制约天基智能发展的瓶颈以及如何建立软件定义卫星生态环境等核心问题。会议共收到论文66篇，大会报告34场，20家单位展示了其软件定义卫星相关的最新产品。中央电视台等诸多媒体对此次论坛、“天智一号”卫星在轨试验情况及“天智二号”卫星的研制进展情况进行了报道。

“嫦娥之父”欧阳自远院士在接受记者采访时谦虚地表示他此次参会是“抱着学习的态度来的”。“人类已开始进入智能时代，我们也希望中国航天能‘插上智能的翅膀’，这样才能在深空探测上飞得更远，中国有能力飞得更远……”把自己称为“人工智能直接受惠者”的欧阳院士，用“多、快、好、省”4个字概括了他对软件定义卫星的理解，对智能卫星的发展充满了期待。

在论坛的圆桌对话环节，王建宇院士说：“这项工作很了不起！如果走通了，将对中国航天的发展产生巨大的影响，卫星研制成本将大幅下降，卫星应用效能将得到大幅提升……”杨小牛院士则强调了发展软件定义载荷的重要性。

这两次软件定义卫星高峰论坛各有不同，如果说第一次有很多人是抱着好奇心来看看的，那么第二次软件定义卫星高峰论坛则在深度和广度上有了更大的进步。可以看得出来，天智工程、高峰论坛、应用大赛是联盟“聚四海之气、借八方之力”，加速推进软件定义卫星技术发展的重要抓手。

在创新大环境下，软件定义卫星是一种科技创新，联盟是一种制度创新，软件定义卫星应用大赛是一种人才创新，在创新过程中，赵军锁及其团队创造出了很多的第一次：天智卫星是航天历史上第一颗采用开放系统架构的卫星，并且是第一次以“众筹”方式开展工程研制的成功案例；“天智一号”是航天历史上第一颗鼓励第三方为其开发软件并在其上部署软件的试验卫星，也是航天历史上第一颗支持多用户、多任务、可以“分时共享使用”的卫星；中国西安卫星测控中心的“牧星人”们第一次为卫星开发了“星载测控软件”，对他们一直想要发展的“自主式请求测控”开展了首次试验；中国科学院大学的一名博士幸运地成了第一个将其博士课题中的“算法”上注到卫星之上并成功开展了在轨试验的在校学生；河南大学的一名本科生开发了第一个用于管控卫星的智能手机App“追星”……这群脚踏实地仰望星空的年轻人就是这样在一步一步地扎实前行，兢兢业业地推动着软件定义卫星技术的发展。软件定义卫星已经成了众人的共同梦想。

“为了加速发展软件定义卫星技术，我们除了要宣传、鼓动之外，还需要组织千百万人参与到软件定义卫星的研发、生产、管理、使用中来。这是一项需要海纳百川才能成功的大事业！如果把发展软件定义卫星比喻为万里长征的话，‘天智一号’的发射只不过是‘软件定义卫星人’迈出的坚实的第一步。我们有理由相信，联盟一定能够通过一系列的天智小卫星，定义出一个美好的航天大未来。”对于未来，赵军锁及其团队满怀信心，也做好了奋斗的准备。

天智小卫星，定义大未来——软件定义卫星有望成为太空领域军民融合的典范

2019年2月12日，《中国国防报》刊登了一篇名为“软件定义:开启卫星应用新时代”的文章，文章说道：“近年来，软件定义卫星被认为是卫星军民融合应用的典范”。为什么这么说呢？

软件定义卫星为在太空领域进行深度军民融合创造了条件。你想让卫星干什么，只要加载相应的软件就行了。从这个意义上讲，卫星就变成了一台在太空中飞行的配有不同外设的通用计算机，其上运行的应用软件可以有军用、民用、商用之分，但卫星本身并无差别。

那么，软件定义卫星在未来航天产业中将处于怎样的位置和面临怎样的难题呢？

“要预测未来，就要先看过去，再分析当下。截至到2018年11月，美国在轨卫星有849颗，中国有284颗，毋庸置疑，美国的在轨卫星数量更多、质量更优，其太空经济的体量也更大。可以预判，在未来数年之内，大家都会努力竞争更多细分领域或新兴领域的技术生态主导权。因此，未来航天领域的竞争，不但是数量之争、质量之争，更是技术生态之争。”对联盟的所有成员来说，这场竞赛迫在眉睫，箭在弦上不得不发。

2018年11月20日上午7点40分，“天智一号”卫星在酒泉卫星发射中心搭载发射升空，成功进入预定轨道。

那中国航天该怎么办？“必须得及早换道、换档、提速。”赵军锁的回答简明扼要。但如何做到？回答是：必须发展新技术，大幅降低卫星研制成本、缩短研制周期、增加在轨卫星数量，提升卫星应用效能，尽快让卫星应用融入普通民众的生活，做到寓军于民，军民融合发展。这样的技术路线和方案就是“一把大家都能够认可的尺子”，而软件定义卫星可以说是目前最符合“这把尺子”的标准之一。

“‘软件定义一切、智能引领未来’正在成为一种新的共识，也在很多行业取得了成功。PC产业、智能手机产业，还有电商、叫车、商旅等共享经济平台的成功都证明了这一点。软件定义卫星是有生命力的，在技术上是可行的，关键是必须大幅度提高星载计算能力，与过去不同，软件定义卫星的计算机成了光机电设备的主体，它以天基超算平台为中心，在高性能计算和大量智能算法和软件的基础上，通过增加必要的硬件来实现光、机、电设备。这样做法成本更低、研制周期更短，并且也为将来通过软件和算法的升级迭代进一步提升设备性能或者消除设备缺陷创造了条件。”对软件定义卫星的潜力，赵军锁和联盟其他成员从不怀疑，但对于联盟如何担负起推动软件定义卫星技术发展的历史重任，他们也一直在思考、总结和探索。“这取决于四个方面，即联盟能否吸引成千上万的科研人员从事相关的技术研究；能否吸引成百上千的商业航天公司研制和生产软件定义卫星兼容的部组件产品、整星产品；能否吸引数十万甚至上百万的程序员为软件定义卫星开发App，还有软件定义卫星到底能够为用户提供什么服务。”

“从2018、2019年两届软件定义卫星高峰论坛的举办情况来看，我们开局还是不错的。已经有多个科研主管部门在‘十四五’发展规划中，纳入了软件定义卫星相关的研究内容，应该说这件事的可持续性有了基本保障；再就是联盟在成立之初就确立了共同研制‘天智系列新技术试验卫星’和共同制定‘软件定义卫星技术规范’的指导方针。‘天智一号’卫星参研单位不到10家，‘天智二号’卫星参研单位超过了40家，‘天智三号’卫星目前还在论证阶段，但已经有不少于6家单位报名参加了。应该说，发展势头良好。如果天智系列新技术试验卫星在轨试验顺利，天智卫星能够实现批产，软件定义卫星能够发展成为一种‘事实’标准，软件定义卫星技术生态和产业群应该就能逐步建立起来。”在吸纳科研人员和推进软件定义卫星研制体系化等方面，联盟取得了卓越的成绩，但他们也有遗憾的地方。

“我们从2016年起已经连续举办了4次软件定义卫星应用大赛，但并没有产生足够多的软件作品。联盟正在反思这个问题，也在不断寻求改善，一方面加强和高校的合作，扩大宣传力度；另一方面抓紧搭建‘天智星云开发平台’，为开发者提供开发、测试、在轨试验一站式服务，把门槛降下来。软件定义卫星到底能够为用户提供什么服务。从长远来讲，这是软件定义卫星是否能够取得成功的关键。与其他行业不同，卫星这个行业的发展周期要长很多、投资大、风险高。一两颗卫星解决不了问题，甚至一两百颗卫星也不行。在商业需求还没有爆发、商业场景还没有成型之前，需要政府、军队大力扶植，就像互联网初期的情况一样。这种情况并不是软件定义卫星所独有。但目前来看，如果软件定义卫星都不能为用户提供令人满足的服务，其他类型的卫星就更加不太可能了。”路漫漫其修远兮，联盟做好了上下求索的准备。

方向最重要，方向对了，不怕路远。联盟已经将眼光瞄向了一个更为宏大的未来，并制定了切实可行的发展路线。“星星之火、可以燎原”，用于发展软件定义卫星技术的“天智一号”已经取得了初步成功，他们已经在正确的方向上迈出了一小步，接下来是否能够一步步地扎扎实实地走下去，用软件定义卫星技术去重塑航天产业的未来格局？让我们拭目以待！