太空飛行器，無論是載人還是無人駕駛，傳統(tǒng)上都依賴于定制的嵌入式計算系統(tǒng)。由于標準系統(tǒng)在設(shè)計時沒有考慮到空間應(yīng)用，因此它們沒有解決太空飛行的關(guān)鍵問題，例如除氣，“錫須”，冗余和堅固性。然而，設(shè)計師和工程師認識到使用完善的、標準化的、開放式架構(gòu)的平臺來創(chuàng)建一個多樣化的生態(tài)系統(tǒng)的好處，從而提供更多的選擇、更低的成本和更低的風險。以空間為中心的標準化平臺的可用性帶來了競爭環(huán)境的優(yōu)勢，降低了開發(fā)成本和更高的可靠性。

使用開放標準意味著不必為新設(shè)計反復攀登學習曲線。硬件、固件和軟件的重用縮短了設(shè)計周期并降低了生命周期成本。它還可以讓設(shè)計人員專注于諸如減小尺寸、重量和功耗（SWaP）等緊迫問題，這始終是空間應(yīng)用中的首要任務(wù)。

可靠性設(shè)計

空間VPX，也稱為VITA 78，使用VITA 65開放VPX背板標準作為空間系統(tǒng)的基礎(chǔ)。作為下一代空間互連標準（NGSIS）的一部分，空間VPX由VITA 78工作組開發(fā)，通過空間所需的功能增強了VPX標準。因此，空間VPX解決了VPX未涵蓋的對航天飛行至關(guān)重要的許多問題。

通過冗余配電和對關(guān)鍵配置信號的故障檢測實現(xiàn)單點故障容限

可根據(jù)需要打開和關(guān)閉電源的備用模塊

支持新功能的系統(tǒng)管理

強大的系統(tǒng)診斷功能

SpaceVPX增加了一個雙冗余的實用程序管理模塊和平面來管理新功能。與在OpenVPX中創(chuàng)建的配置文件類似，空間VPX還定義了有效載荷，控制，內(nèi)存和切換的配置文件。

美國空軍研究實驗室（AFRL）于2011年啟動了NGSIS，正在尋找一個標準委員會來托管他們的NGSIS，并來到VITA。他們確定VPX將是一個可接受的架構(gòu)，并于2012年3月成立了一個研究小組，成為VITA 78。

在VITA標準組織（VSO）的公共領(lǐng)域之外開發(fā)了稻草人，直到獲得國際武器販運條例（ITAR）的許可。VITA 78隨后在2013年初秋過渡到一個運作良好的VITA 78工作組。

VITA 78現(xiàn)在處于發(fā)展的后期階段，最近經(jīng)過了工作組的投票。從那里開始，它將進行VSO投票，然后提交ANSI批準。這一進程的時間框架沒有得到高度管制，因為選票實際上是征求意見的工具。發(fā)布的時間范圍可能會有所不同，具體取決于評論的數(shù)量和解決評論所需的時間。AFRL在多家原始設(shè)備制造商的協(xié)助下領(lǐng)導了這一舉措。

空間VPX連接：超堅固

為太空設(shè)計嵌入式計算系統(tǒng)需要一種解決方案，該解決方案不僅要能夠承受升空的極端振動，還要能夠處理極端溫度、背景輻射和外星旅行的其他惡劣條件。

為空間 VPX 選擇的 TE 連接背板連接器，即多格 RT 2-R 連接器，是 VITA 46 VPX 連接器（多格 RT 2 連接器）的向后兼容變體。MULTIGIG RT 2 連接器是 VITA 46 VPX 的標準，代表了在堅固耐用的嵌入式計算領(lǐng)域向前邁出的一大步，在全球范圍內(nèi)部署了從裝甲車電子學和直升機雷達航空電子設(shè)備到空間應(yīng)用的各種應(yīng)用。模塊化連接器系統(tǒng)具有受保護的背板連接器，并使用無引腳晶圓設(shè)計代替引腳觸點，這種方法在商業(yè)應(yīng)用中已得到廣泛認可。晶圓可用于差分、單端和功率需求，可輕松修改，以支持客戶對特性阻抗、傳播延遲和其他電氣參數(shù)的特定需求。盡管晶圓可以根據(jù)特定的電氣需求進行“調(diào)諧”，但標準晶圓，例如用于差分信號的100歐姆晶圓，在大多數(shù)情況下就足夠了。

VITA 46 多組 RT 2 連接器符合 VITA 47 環(huán)境的要求。為了獲得最佳設(shè)計安全因素，SpaceVPX超越了VITA 47，將增強的環(huán)境性能和設(shè)計冗余與一致的空間設(shè)計范式相結(jié)合。相對于環(huán)境問題，已經(jīng)探索了新的測試水平，以表征超出最嚴重預期暴露水平的互連。其中一項公共倡議是VITA 72研究小組。VITA 72小組設(shè)計了振動“酷刑測試”，將6U VPX測試裝置暴露在0.2 g2 / Hz的隨機振動水平下12小時。為了滿足 VITA 72 的要求，TE 工程師修改了 VITA 46 連接器的觸點系統(tǒng)，以提供四冗余觸點，而不是現(xiàn)有系統(tǒng)的兩個點。增加冗余點可提高高振動環(huán)境中的可靠性。新型 MULTIGIG RT 2-R 連接器使插座觸點和晶圓之間的接觸點加倍，從而使 SpaceVPX 設(shè)計人員既能訪問龐大且經(jīng)過時間考驗的 VPX 生態(tài)系統(tǒng)，又能提供太空飛行應(yīng)用所需的冗余。

除了超堅固的設(shè)計外，MULTIGIG RT 2-R 連接器還具有其他一些功能，使其對空間應(yīng)用具有吸引力。

多格 RT 2-R 版本是一款非常輕的 VPX 背板連接器。在傳統(tǒng)的背板連接器設(shè)計中，插入式模塊連接器通常是重的一半，但MULTIGIG連接器的簡約設(shè)計利用了顯著的氣隙而不是重聚合物。

它符合 NASA 總質(zhì)量損失 （TML） 為 1.0% 的除氣要求，收集的揮發(fā)性可冷凝材料 （CVCM） 小于 0.01%。除氣是固體中捕獲的氣體的釋放，這是一個問題，因為氣體會降低衛(wèi)星，熱散熱器或太陽能電池中電荷耦合器件（CCD）傳感器的性能。除氣是創(chuàng)造和維護清潔、高真空環(huán)境的挑戰(zhàn)。此外，航天器的封閉環(huán)境可能使除氣成為一個更大的問題。

由于連接器避免使用純錫，因此它不會促進所謂的錫晶須的生長，錫須可能是觸點之間，印刷電路板焊盤之間以及觸點和焊盤之間短路的來源。錫晶須還會導致金屬蒸氣電弧，當固體金屬晶須汽化成高導電金屬離子的等離子體時，就會發(fā)生這種情況，該等離子體可以形成能夠攜帶數(shù)百安培的電弧。錫須已被證明是軌道上衛(wèi)星故障的重大潛在故障模式。

VPX是嵌入式高性能計算的流行標準，其數(shù)據(jù)速率超過10 Gbps.得益于幾年的發(fā)展，VPX生態(tài)系統(tǒng)高度多樣化，為設(shè)計人員提供了單端和差分信號，夾層，電源，光學和RF連接的一系列選擇。隨著 VPX 的發(fā)展，新的標準已經(jīng)創(chuàng)建，以提供全面的互連需求。

可用于生態(tài)系統(tǒng)的其他連接器尚未針對SpaceVPX應(yīng)用進行全面評估，但初步檢查尚未發(fā)現(xiàn)任何不可逾越的問題。隨著設(shè)計人員尋找其他連接解決方案，那些已經(jīng)是VPX生態(tài)系統(tǒng)一部分的人是主要的候選者。

VPX 占用空間

SpaceVPX建立在將開放式架構(gòu)和商業(yè)現(xiàn)貨（COTS）產(chǎn)品相結(jié)合以實現(xiàn)高性能嵌入式計算（HPEC）的既定理念之上。它不僅可以享受強大的競爭環(huán)境的優(yōu)勢，還可以利用已經(jīng)推出的產(chǎn)品的豐富可用性。同時，SpaceVPX擴展了VPX標準，以適應(yīng)太空飛行的獨特需求，以創(chuàng)建一個在惡劣環(huán)境中將冗余和可靠性放在首位的系統(tǒng)。SpaceVPX可以被視為兩用技術(shù)的一個主要例子，使用部署在無數(shù)VITA 46 VPX程序中的相同連接器，并將其用于太空飛行硬件。

審核編輯：郭婷