在这张假想图中，”猎户座”载人探测飞船以及月表登陆舱正围绕月球轨道飞行。

未来航天飞机使用的航空电子设备是在目前使用的商用飞机系统基础之上针对太空应用环境进行改进后的产品，这些设备将为美国宇航局下一代宇宙飞船——”猎户座”载人空间探测飞船的宇航员们提供帮助。

在近30年来，美国的航天飞机不断将NASA的航天员送人太空。航天飞机成为了美国空间计划的最前沿。而这些预计在2010年退役的航天飞机却仍然在使用一些20世纪70年代的原始技术，这些技术是在NASA以及美国军方开始在条件以及时间允许的时候寻求购买商用技术之前研发的。

在阿波罗载人登月计划之后，航天飞机项目得到了很好的资金支持，可以实现整个系统自底向上的重新设计。

作为航天飞机的继任者，“猎户座”飞船项目在飞船驾驶舱的航空电子技术方面进行了现代化革新。新型的“猎户座”载人探测飞船（CEV）的技术路线图可以保证在今后的30年里飞船可以采用最新的科技进行升级。根据美国宇航局星座计划主页披露， “猎户座”飞船项目是美国宇航局以低成本将人类送入太空的星座系列项目中的一部分。

里克.卡苏德是位于科罗拉多州里德尔顿的洛克希德马丁空间系统公司的航空电子以及软件部门经理。他透露：“用在“猎户座”上的最新科技是令人振奋的。”他提到：“这些技术是宇航员们在驾驶舱中所使用的最先进的技术，这些技术与航天飞机上的完全不同。”

卡苏德说，“猎户座的设计是灵活的，她可以与实现与国际空间站的对接，可以将宇航员送上月球表面后自动围绕月球轨道运行。最终猎户座将可以把人类送上火星，如果需要的话甚至可以访问小行星。”

“猎户座”飞船将由阿瑞斯I型火箭送入太空；阿瑞斯V型运载火箭将作为美国宇航局的重型货物运载工具。卡苏德说，美国宇航局仍然在进行阿瑞斯V型航天器的需求定义工作。

航天飞机可以运载人员，也可以运载货物。米谢.弗莱彻是霍尼韦尔公司载人空间业务系统总工程师，他透露，美国宇航局为了宇航员的安全起见，决定将阿瑞斯运载火箭项目的载人和载货部分分开。他说“在航天飞机项目损失了两架航天飞机和14名宇航员之后，安全成为了“猎户座”项目的首要目标”。

洛克希德马丁公司主要负责“猎户座” 载人空间探测飞船的研发，亚利桑那州霍尼韦尔公司将和洛马公司一起合作设计飞船的航空电子系统。

弗莱彻说，“猎户座”载人空间探测飞船的首次发射定于2015年，并且将实现和国际空间站的对接。美国宇航局还计划为国际空间站增加第二个对接舱，而不是设计一个人员逃生舱。弗莱彻指出“他们认为这个解决方案要更加经济。”

丹尼斯.多纳蒂是霍尼韦尔公司载人空间业务部门主管。他透露，航天飞机也将进行一个一到两年的升级改造，继续作为2015年之前的载人航天飞行器。多纳蒂说，“我们参与了航天飞机，国际空间站以及猎户座载人空间探测器的航空电子设备的设计工作。”实际上，霍尼韦尔公司还参加了月球登陆舱以及月球基地外部系统的航空电子设备的设计项目。使用现有的经受过考验的技术

卡苏德说，作为一家系统集成公司，洛克希德马丁公司希望尽可能的将项目转包出去。因为有着特殊的需求，猎户座航天器项目需要各类技术间进行合作和组合。“我们在整个公司范围内寻找那些目前可用并且可以被重新组合和重用以用于太空环境的技术。但是，相比于“现货供应（COTS）”这个词，我更喜欢用“非特殊设计技术”这个词，因为这个词能更准确的说明霍尼韦尔公司是如何为航天器设计航空电子设备的。这是一种低风险的方案，并且得到了美国宇航局支持。该方案可以有助于我们跟随技术和标准发展的步伐，同时美国宇航局不会再承担投资的风险。”

弗莱彻说，霍尼韦尔公司为波音777、波音787商用客机以及Embraer商业客机提供过航空电子技术。

特别要提到的是，霍尼韦尔公司的工程师们为Embraer客机所设计的航空电子系统在保持顶级性能的同时还具有很强的价格竞争力。弗莱彻解释说，为了制造高度集成的飞行计算机，他们通过将所有功能模块集成到一个机箱中，而没有采用来自不同供应商的主板和组件，只用了三分之一的成本和三分之一的硬件就完成了整个系统。

弗莱彻说，霍尼韦尔公司的工程师们研发了他们自己的舱内计算机，并且在“猎户座”飞船上正在设计“主用以及辅用高集成飞行计算机”。霍尼韦尔公司的计算机使用基于绝缘硅（SOI）处理的PowerPC750处理器。他补充说，SOI材料是一种抗辐射材料。

由洛克希德马丁公司提供的第三台计算机将作为备份，因此如果前两台计算机出现故障将不会影响第三台计算机。卡苏德解释说，如果两台主用计算机失灵，宇航员将可以使用第三台计算机来重新启动任务或者返航。

卡苏德说，CEV的设计人员们还在开发一种“基于英特网协议的网络路由卡原型，为CEV提供内部的局域网络。”霍尼韦尔公司还借助其在商用飞机电子设备和航天飞机方面的经验为“猎户座”飞船设计驾驶舱显示系统。

工作在驾驶舱中的工程师们通过很少的开关就可以通过玻璃显示器观察到来自于各仪表和仪器的数据。弗莱彻说，“猎户座”飞船具有波音777的最新式显示系统，其尺寸是航天飞机上的多功能电子显示子系统（MEDS）的两倍。他解释说，“猎户座”飞船的三个显示器是8*10英寸大小（即一张标准打印纸尺寸），而MEDS的显示器尺寸为5*7英寸。

MEDS对老式航天飞机驾驶舱的机械以及模拟仪器、电子管显示器进行了升级，取而代之的是采用软件驱动的多功能液晶显示器（LCDs）。弗莱彻指出，在MEDS中采用了9块显示器，而在“猎户座”飞船将只用三块显示器。

多纳蒂透露，这种新的显示系统将为宇航员提供最先进的环境感知能力。另外，系统具有高亮度和高清晰的特点，这也是宇航员们最关心的。弗莱彻说，霍尼韦尔公司还在努力将这种显示功能移植到宇航员的宇航服中使用。多纳蒂说，在进行这些工作的同时，美国宇航局还在对系统其它细节进行最终确定。他补充提到，在未来任务的需求之上，显示系统可能会有其它特点。

引导和导航系统

卡苏德透露，洛克希德马丁公司同时还在为“猎户座”飞船提供引导和导航设备。公司与科罗拉多州的波尔飞机公司签订了合约，波尔公司将提供星体追踪器、视觉导航传感器以及对接摄像机设备。星体追踪器会对星体进行三角定位，以确定确切高度。

他说，视觉导航传感器使用激光雷达（光检测和测距）来为飞船与国际空间站的对接提供引导。对接摄像机将为宇航员提供对接过程的视频信号。卡苏德指出，洛克希德马丁公司同时还在为通信系统设计一套相控阵天线。

关于技术的更新替代

高性能的商用电子设备有很多优势，但同时也为设计人员带来了很多麻烦，因为他们必须要考虑到不可避免的技术更新替代问题。卡苏德提到，“技术的淘汰对我们来说是一个巨大的挑战，我们在准备使用30年的航天器上使用了仅过5年就会被淘汰的产品。”

弗莱彻指出，霍尼韦尔公司的航空电子设备以及航天飞机的其它组件十分可靠，以至于现在这些组件还有很大的库存。弗莱彻在20世纪70年代就参与了最初的航天飞机项目。他说，现在最早参与航天飞机项目的专家中，仍然还在从事这方面工作的已经很少了。

弗莱彻说，现在我们要考虑的是实现开放的体系，同时保持低本的竞争力。

他补充提到：“从技术层面上来说，我们实现了一个在计算机和软件标准基础之上的开放系统。系统的软硬件均可升级，不会产生相互影响。换句话说，系统的每个模块都是独立的，模块之间不存在依赖关系。”

他解释说，“这与可靠分布式的操作系统概念有些类似，这种系统把软件应用程序隔离开来，使得当某部分软件出现问题时不会对操作系统的其它部分产生影响。”

卡苏德说，洛克希德马丁公司通过分块采购完成了系统的生命周期管理。当某个部分需要淘汰后，公司会立即将新设备集成到系统中。因为是一个开放体系过程，这种替换并不会影响系统的其它部分，但是特殊情况下，系统的关键部分也可能要进行重新设计以处理生命周期问题。他说，“在完成了选择过程之后，我们确信与供应商的合作将持续20年，开放体系应该可以帮助我们克服主要的困难。”

辐射、震动和波动问题的处理

为了适应太空恶劣环境，显示设备和计算机系统必须要进行改造。卡苏德说，太空的电磁辐射多年来一直是一项难题，但是在目前的资金支持环境下，很难在这方面再投入资金。

弗莱彻说，微型处理器内核有助于缩短设计时间，因为这些单元可以购买并安装到特定的ASIC(特殊用途应用集成电路)中。他补充提到，现在这个过程已经工作两年了。他说，在以前航天飞机项目时期，电子设备必须要完全能够抵御电磁辐射干扰，而现在这些设备的电磁辐射抗干扰能力要求更高。

卡苏德：“我们首先寻找那些本身对辐射有抵抗能力的材料，然后将它们应用到太空系统中，这种方法在很大程度上缩减了设计时间。”

他介绍说，电子设备在航天飞机中遭受震动和波动的损害要严重的多。这些震动和波动主要来自于火箭发动机的震动和噪音。在普通飞机上，电子设备只需经受强度为2G的震动，而在航天飞机上这种震动的强度达到了17G。

他指出，飞船的发射逃逸系统自身就会产生5秒钟的强烈震动，会对电子设备产生严重的影响。飞船的发射逃逸系统的设计目的是为了在紧急情况下使得飞船载人舱和发射舱分离，保护宇航员的生命安全。卡苏德指出，系统是建立在阿波罗项目类似系统的基础之上的。

根据洛克希德马丁公司的发布的一项报告，逃逸系统的发动机使用了一个混合型箱式结构以及排气循环技术，并没有使用塔式结构，这样设计的目的是为了改进性能提高逃逸时救生的成功率。在尾端的喷嘴处并没有紧贴的火箭羽状挡板，取而代之的是位于发动机前端的多管喷嘴。

依据与弗吉尼亚州杜拉斯的轨道科技公司的合同，犹他州普罗蒙顿的Alliant公司（ATK）负责设计逃逸发动机。ATK公司官方在11月份对发动机进行了第一次测试。这是自上世纪60年代阿波罗项目进行了发射逃逸系统试验之后，对这类系统进行的首次试验。轨道科技公司将负责为洛克希德马丁公司完成发射逃逸系统（LAS）发动机的集成工作。

需要指出的是 “猎户座”飞船发射逃逸系统（LAS）项目并没有交给美国宇航局在弗吉尼亚州汉普顿的兰格力研究中心负责。

航空电子系统中软件是最重要的因素

霍尼韦尔公司载人航天业务总工程师米谢.弗莱彻认为，“软件研发以及维护确实在很大程度上决定着航空电子系统的成本。我们的目标是尽可能的做到软件重用，让美国宇航局方面更加放心，同时减少在写新代码中的投入和成本。”

弗莱彻透露，在实时操作系统(RTOS)方面,猎户座载人探测飞船（CEV）的航空电子系统将使用位于加州圣巴巴拉的Green Hill公司提供的ARINC-653系统。Green Hill公司的航空电子平台捆绑了该公司的集成化1-78B操作系统。

洛克希德马丁公司猎户座飞船飞行软件经理格雷.沙博特透露，实时操作系统将会用在“猎户座”飞船的“飞行控制单元”（FCM）、飞船C3I通信适配器（SCCA）以及备份应急控制器中。他说“使用RTOS是最成熟和最经济的解决方案。”

据Green Hill公司提供的消息，公司提供的工具包含支持标准的ARINC-653应用软件接口，以及符合美国FAA DO-178B A级安全认证要求的文档和服务。据Green Hill公司官方透露，系统完全的分块特性允许开发人员在单处理器上部署多个应用程序，这样可以减少支持多软件系统所需的计算机数量。

并且，这个解决方案使用的系统同时支持多种编程语言，包括Ada，C以及嵌入式C++。

这类技术同时也在F-35联合攻击战斗机的航空电子系统以及波音787客机的飞行控制系统中得到了应用。

弗莱彻说，“只要不换操作系统，那么就不需要重新对系统进行测试和验证”。霍尼韦尔公司还有一个多年来使用了多次的中间件系统，这个系统必须要为美国宇航局做重新测试，弗莱彻说，“但是，我们以前的经验会让这个重新测试过程简单得多。

洛克希德马丁公司“猎户座“项目航空电子系统和软件部经理卡苏德说，除了霍尼韦尔公司之外，位于康涅狄格州Windsor Locks的Hamilton Sundstrand公司将为飞船的电力供应子系统和环境控制、生命支持系统（ECLSS）提供软件。

Hamilton Sundstrand公司还将为“猎户座”飞船提供火灾检测和灭火系统，一氧化碳除湿控制系统、压力控制系统、气压检测系统、船舱通风系统、饮用水存储系统。同时还将为出舱活动接口系统的研发提供系统集成服务。

卡苏德透露，因为软件需求的特殊性，除了外包项目，大部分的软件研发工作都是他们自己完成。