人们常用一个天上，一个地上来形容事物给人印象的巨大反差。

      “天宫一号”的大脑，准确说是“天宫一号”的控制计算机，初看就是一个黑色的方盒子，有十几公斤重，与地面上电脑的差别不是一星半点。

       “刚毕业来这里第一次见到太空用计算机，我也惊诧它与一般计算机的不同。”航天部502所电子中心设计部副主任刘波说，十几年来，它的外形一直没变过。

        但就是这个简朴的黑盒子，它的造价是地面普通商用计算机的500倍以上，因此，设计开发人员在工作中分外严格遵守操作流程，大家开玩笑说，如果不小心烧毁一个芯片，一辆奥迪车就没了。

        刘波他们自行设计的全封闭机箱可以承受火箭起飞加速带来的一瞬间几千公斤的冲力和巨大的震动，进入太空后，为了防辐射，方盒子5个面都涂上黑色，计算机与天宫一号连接的一面非常光滑，保持金属本色，可以确保与天宫一号紧密结合，方便传导散热，（太空中没有空气，不能使用普通电脑的散热风伞）。输入输出则通过数排特殊的插拨接口与天宫一号其他系统相连。

       控制计算机被安装在天宫一号轨道舱内，主要负责采集敏感器姿态与轨道状态，完成控制规律的计算，发出控制指令控制CMG、推力器工作，完成天宫一号单独飞行、以及天宫一号与神舟飞船对接后组合飞行体两种状态下的姿态、轨道控制。

        “神舟九号飞船的控制计算机也是这样的外貌和结构，只是个头比天宫一号的略大一些。”曾经在实验室里，神九的大脑和天宫一号的大脑就在相邻的两张桌子上同时测试着，如今在太空中，这两台计算机再次相逢。

        稳定运行于太空的计算机该有怎样独特的内芯？

        刘波的团队负责硬件部分，彭飞负责的软件组完成了我国航天第一个具有自主知识产权的嵌入式实施操作系统————-SpaceOS的研发，保证了将交会对接由纸面上的一个方案变成一个完美的工程实现。

       据介绍，整个计算机系统由三个冗余单机组成，分为主控器、备份控制器、两个故障包容区域。每个单机都使用一颗SPARC兼容格式的32位ERC32处理器，主频为10MHz，运算能力大致比386强。

       数据存储器为2MB的SRAM，存储芯片具有极强的抗辐射能力，所有程序都装在256KB的PROM中。控制计算机系统功耗仅为15W，非常节能。

         不过，这些参数不是最重要的，航天专家们需要的计算机是在太空恶劣条件下的高可靠性和安全性。

        “每台星载计算机被送入太空后，绝对不能出现运行错误，它们的运行寿命是15年，从火箭发射前加电开始，就不能停机，直至飞行器的整个生命周期。”

        “不关机、不重启、不复位”是天宫一号控制计算机的基本要求，地面上的通用计算机不可能做到一直运行，总有开机、关机的时候，如果出错，换个零件、升级一下软件都很容易实现，但是太空计算机如果出错，不可能把它抓回来修理一番，更糟的是，计算机的错误可能导致飞行器的使命终结。1998年阿丽亚娜5号运载火箭的失败就是计算机系统错误。

        对可靠性的保证，就是冗余单机组成容错系统。每一刻，主机模块运行，备份模块预备，还有一个应急模块，随时保证发出的指令正确无误。主份模块是三个计算机同时在跑，备份计算机、手动计算机同样结构。“不是计算机模块越多越好，飞船和空间站对重量资源都有严格限制。”节省宝贵的重量资源也是刘波他们设计时要考虑的重要因素。

        八千多行代码的操作系统-SpaceOS1，历时5年完成，从2006年已成功运行于通讯卫星上，截至2012年3月，使用SpaceOS的飞行器已发射了33颗星（船），全部轨道稳定运行，运行时间累计约40星年，未发生任何问题。

        航天五院星载计算机首席专家华更新研究员总结说，SpaceOS操作系统与国外航天操作系统相当，天宫一号的控制计算机与国际空间站俄罗斯段主计算机的系统规格、性能相当，与美国段主计算机电容错结构相同；支持完成的制导、导航、控制系统功能与性能，同国外产品无明显差异。

                                                                         空间计算机测试准备