NASA的登月通道：选择月球轨道前哨基地的核心飞行软件

下图显示了绕月球运行的盖特威月球平台。

NASA正在改进飞行软件系统，以帮助创建和认证月球网关的基本软件。

作为Artemis计划的一部分，NASA将派遣宇航员前往月球，并在本世纪末建立持续的登月存在。该门户将为登月探索提供一个航路点，并允许宇航员在登月轨道上生活和工作以及主持科学仪器和实验。

虽然网关不会像国际空间站那样持续有人居住，但机上的每个系统都必须具有高标准，以确保宇航员的安全。A级认证可确保Gateway的所有系统都满足这些严格的要求。

NASA，行业合作伙伴和国际太空机构正在共同开发Gateway。位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心正在与美国宇航局在休斯敦的约翰逊太空中心合作，对A级进行核心飞行系统（cFS）认证。

CFS对于Gateway的日常运营至关重要，并为Gateway飞行软件（包括Vehicle System Manager）奠定了基础，该软件可以在保持核心功能的同时管理航天器的仪器和系统。

Gateway的软件建立在cFS的动态开发环境和基于组件的可适应设计上。其灵活的分层体系结构使工程师能够快速组装软件系统的重要部分以执行新任务。这样可以节省成本和时间，因为任务团队可以避免为每个任务开发全新的软件。

开源cFS软件于2004年构思，在内部和全球独立开发人员的推荐下均得到了改进。网关cFS正在进行的认证工作的团队负责人Jacob Hageman说：“我们正在努力使其更容易测试，更容易跟踪任务应用程序中的需求并易于调整。”“ Artemis计划提供了资源来帮助我们改进产品，这使使用它的每个人都受益。”

戈达德的开发人员设想了一个独立的，可重复使用的软件框架，用于执行常规的航天器任务，包括遥测，健康和安全以及存储的命令。2008年，“月球侦察轨道”发射器在核心飞行执行器上运行，该飞行执行器即插即用，成为后来的cFS。

戈达德飞行软件架构师乔纳森·威尔莫特（Jonathan Wilmot）从一开始就致力于cFS，当时这个想法源于对效率的需求。他说：“我们一次在戈达德执行了两次大型任务，即太阳动力学天文台和全球降水测量。”“没有足够的员工来独立完成这两项工作，因此我们与Goddard的软件和任务团队一起制定了一系列要求。”

这个经验丰富的团队定义了NASA任务通用的软件框架和应用程序套件，以便将来的任务只需要添加其独特的任务功能即可。从那时起，NASA就在月球大气和尘埃环境探测器，磁层多尺度任务，猎户座的Ascent Abort – 2飞行测试等任务中使用了cFS。

到2020年7月，cFS因其“应用程序商店”交付解决方案，稳定性和适应性的结合而被评为NASA年度软件。哈格曼说：“ cFS的一大优点是它一直在发展。”“我们每年可能执行两次或三个任务，但是在NASA之外，人们正在尝试它，寻找使用它的新方法并提出改进建议。”

当前，戈达德软件开发团队正在通过测试来验证cFS，以确保它满足Gateway机构规定的要求。在Goddard进行测试后，它将被交付给Johnson进行其他测试，对Gateway特定功能的可能修改，最终实现以及人员等级认证。

门户的第一部分预计将于2024年一起发射，这将使NASA能够更方便地进入月球表面。Gateway的A级认证飞行软件将确保所有系统正常运行，并确保NASA的宇航员有一个安全的生活和工作环境。