智能利用“太空垃圾” 打造低成本实验与通信平台 复旦大学“芯云

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今年11月15日凌晨，我国风云三号04星（FY-3D）在太原卫星发射中心成功发射升空。而由复旦大学自主研发的“芯云”智能芯片首次随长征四号丙运载火箭一同进入太空。今天上午，来自复旦等单位的相关科研人员，首次披露了“芯云”创新研发的幕后新闻。

新突破 太空垃圾 变废为宝

在以往各国每一次的火箭发射后，随着一级火箭、二级火箭以及整流罩的脱落并返回地面，末子级火箭会随着它的有效载荷一同进入轨道，并长期在太空中占据宝贵的轨道资源，对在轨空间飞行器造成安全威胁，是目前体量最大的太空垃圾，也是国际社会共同关心的一个问题。

为了解决这一困扰，研究团队经过长达两年多时间攻关，对常规微纳卫星功能模块高度集成化与芯片化，以及硬件资源可重构和智能化设计，使其重量降至30克以内，整机结构重量降低到1.1千克。据团队组长、项目总体专家、复旦信息科学与工程学院教授郑立荣介绍，通过在末子级上安装这种轻巧便携的智能芯片系统，团队将原本的火箭末子级改造成极低成本的科学实验和通信平台，实现太空垃圾“变废为宝”。本次发射，复旦与航天八院双方研究人员巧妙地安装了多组这种芯片系统，建成了首个末子级留轨智能应用平台，开展天基物联网实验。

新实验 自主容错 能量自治

本次火箭末子级载荷板采用了复旦自行设计的“芯云一号”片上智能系统芯片 (SoC)。该SoC集成了传感器接口、数字采样、高可靠处理器、多种信息加密技术、智能电源管理技术，以及丰富的数据接口和网络通信协议等，是一款集成度高、功能完备、自主可控的芯片卫星SoC。

复旦研发团队长期致力于建立具有类脑自主容错能力的计算模型和拓扑架构。这种架构与传统多模冗余技术更具可靠性但功耗和芯片面积可以大大减少。复旦信息科学与工程学院微纳系统中心邹卓研究员说:“如实验成功，系统有望完全摆脱备用电池，仅需几片数个厘米大小的太阳能板，就可实现能量自治”。

新应用 有效监测 展望未来 

截至今天早晨，该系统已经在轨运行430小时。运行期间，物联网试验节点与地面网络通信稳定，回传空间监控数据以及接收地面控制指令等功能运行如初、状态良好。据项目指导、中国科学院院士、复旦电磁波信息科学教育部重点实验室主任金亚秋介绍， 随着我国“一带一路”倡议和海洋强国战略的实施，利用广域物联网对我国偏远地区、外围海域、热点地区等进行识别和监控的需求日益迫切。复旦的“芯云”技术能够覆盖视线外的广大区域，犹如伸出一条巨大的手臂，可操控与伸展的范围大大增加。

此次由复旦大学和航天八院利用各自优势资源打造的新型物联网载荷系统，可以低成本地实现天、空、地、海大尺度的万物互联，提供大数据应用与相关服务，为我国后续在天基物联网、空间碎片监测、空间环境探测、高空地磁测绘等研究打下了坚实的技术基础，同时也是对火箭的回收利用和太空碎片处理这项国际性公共难题的一次巧妙而极具意义的尝试。