隨著國內多款液氧甲烷及液氧煤油運載火箭密集邁向公里級VTVL(垂直起降)及入軌回收試驗階段,“重復使用”正從概念驗證加速走向常態化型號工程落地。
在全箭設計目標轉向10次、20次高頻復用的趨勢下,主動力系統、氣動格柵舵與控制算法的躍進吸引了行業的大部分目光。然而,在飛行控制計算機(OBC)內部,一個高價值、但長期被視為“一次性消耗品”的組件,正悄然迎來全新的技術標準,那就是箭載存儲系統。

當火箭的壽命計量單位從“單次飛行數百秒”變為“多輪次循環服役”,傳統存儲方案不僅面臨壽命耗盡的焦慮,更會在高頻復合工況下引發速度掉速、斷電死鎖等致命隱患。如何在“全生命周期”內保證數據鏈條的絕對穩妥,已是火箭航班化運行的隱性制約因素。
一、 首要優先級:高頻遙測下的“持續線性寫入”
在運載火箭的飛行控制與健康管理體系中,數據記錄是事故定位和狀態評估的唯一依據。隨著多機并聯大推力發動機的引入,箭載高頻遙測呈現出“多通道、高采樣率、大吞吐”的特點,采樣率動輒達到數步長或KHz級。對型號總師而言,箭載存儲的第一生命線不是容量,而是寫入的始終穩定。

然而,NAND閃存固態硬盤存在一個天然的物理特性:在反復擦寫后,隨著介質磨損,底層糾錯機制(ECC)會頻繁啟動,甚至觸發固件進行垃圾回收和搬移。這會導致存儲系統出現毫秒級的瞬態寫入延遲抖動,即“掉速”。
丟幀即失控。在時速數倍音速、姿態瞬息萬變的火箭上升段或再入段,存儲器哪怕卡頓50毫秒,就意味著可能丟失數個周期的核心遙測數據。一旦發生遙測數據丟幀,如果飛行試驗發生異常,極其寶貴的故障現場數據將出現斷層,導致整個飛行試驗的故障定位功虧一簣。
因此,面向復用航天的下一代存儲,首要解決的便是如何在多次發射后,依然保持一條平直的寫入速度曲線。
天碩(TOPSSD)專門針對可回收火箭“高頻電測-線性寫入-再入回收”的嚴苛剖面,推出了全新一代 X55系列航天級固態硬盤。X55系列通過全棧自研技術架構與國產核心鏈條的有機結合,在性能確定性上實現了獨家工程解法:
抗輻照加固。搭載自研抗輻照主控與長壽命NAND,從器件層面消除環境擾動引發的寫入中斷。
固件主動調度。將垃圾回收、磨損均衡等后臺操作轉化為與寫入負載協同的平滑調度,避免性能開銷集中爆發。
數據層兜底。采用DIE RAID陣列冗余與端到端全程校驗,結合自研增強型LDPC糾錯(700bit/4K),使單個Die失效或位翻轉均不影響寫入連續性,減少ECC反復干預導致的掉速。
憑借上述自研技術,X55系列在多次發射復用后仍能保持恒定、無抖動的寫入性能曲線,為航天飛行試驗提供無斷層的數據保障。

二、 隱形工況加劇:地面綜合電測
航天型號研制中潛藏著龐大的“隱形擦寫”工況。可回收火箭在真正點火起飛前,必須在廠房和工位經歷極為密集的地面綜合電測、硬件在環模擬仿真、全系統冷試、以及動力系統靜態點火。
測試即消耗。為了驗證控制算法在各種極端邊界下的確定性,地面總檢查時OBC往往需要全速運轉并記錄完整的仿真數據。根據國內復用型號的研制經驗,全周期地面測試對存儲介質造成的物理擦寫次數,平均是實際飛行的3到5倍。
這意味著,即使火箭目標只復用10次,箭載存儲實際上已經承受了相當于幾十次飛行的數據負載。一次完整的復用前總檢查,對存儲的磨損不亞于一次實際飛行。

天碩 X55 系列SSD的工程解法:
壽命自報告體系。支持基于高級 S.M.A.R.T. 數據的剩余壽命預測,可配合型號團隊在每輪飛行/電測節點后進行全盤健康掃描,生成磨損摘要。
支持pSLC模式。可令每個存儲單元僅寫入單比特數據,從根本上消除了多電平狀態之間的閾值漂移與串擾風險,數倍延長擦寫壽命。
雙重磨損均衡。自研固件采用主動式的寫負載預測與均衡調度。固件實時監控每個閃存塊的擦寫狀態,動態調整寫入分配策略,確保磨損在全盤均勻分布,避免形成任何形式的“磨損熱點”。
三、 生存底線:多輪再入的復合考驗
除了性能與壽命,可回收火箭特有的再入物理環境,對固態存儲的物理生存和容錯能力提出了近乎苛刻的要求。
可回收火箭在一級分離、大推力振動段以及著陸關機瞬間,箭上供電總線易出現毫秒級的瞬態電壓跌落。通用SSD在高速寫入時遭遇異常掉電,會導致閃存轉換層元數據(metadata)損壞,引發固件邏輯鎖死(即設備“變磚”無法掛載)。
此外,助推器在經歷高空低溫、再入氣動加熱及著陸沖擊的“熱-力復合循環”后,傳統封裝的存儲芯片焊球內部微裂紋會加速擴展,最終因接觸不良導致信號完整性崩潰。

天碩 X55 系列SSD的工程解法:
搭載增強型PLP掉電保護系統。硬件層面集成高可靠性鉭電容組,結合SmartINT?智能中斷管理在固件層面建立的保障,X55可在電壓跌落觸發寫入鎖定前維持長達75毫秒的有效操作時長。
采用主/備雙表及閃存掃描重建機制。即使FTL映射表的主表損壞也能從備份表或在線掃描恢復邏輯-物理映射。小概率事件下,X55仍能自動完成固件加載與FTL重建,設備不會死鎖,數據不丟失,持續保障飛行記錄。
采用了航天級寬溫加固設計。PCB與存儲芯片之間的焊點采用加固材料,大幅降低溫度循環中的熱機械應力峰值。同時,X55的結構進行了全局物理封裝加固,有效分散再入過程中的熱沖擊與振動能量,抑制微裂紋的萌生與擴展。

結語
當國內可回收火箭逐步邁入“航班化”量產階段,發射服務商對底層組件的考核,必然從“單次極限篩選”向“全生命周期可預測”轉變。
在這個過程中,任何一個墨守成規、依賴單次消耗的傳統組件,都可能成為卡住整箭復用效率的桎梏。而箭載計算機存儲系統,作為完整見證并記錄火箭從“起飛、分離、再入到回收”全生命周期的數據箱,其性能和自主性直接影響這一循環是否安全、可控。
天碩 X55 系列航天級固態硬盤,用自研主控的確定性與國產顆粒的硬核壽命,將“高可靠復用”深刻地寫入每一次往復飛行的底層代碼中。
關于天碩(TOPSSD)
湖南天碩創新科技有限公司(TOPSSD)成立于2016年,是國家認定的高新技術企業,長期專注于高可靠、高性能存儲技術的自主創新。公司立足國家戰略需求,面向航空、航天、國防和高端工業等關鍵領域,提供完全自主可控的核心存儲解決方案,切實保障國家關鍵信息基礎設施的數據安全與運行穩定,為實現高水平科技自立自強提供堅實支撐。
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