太空計算機為什麼性能都特別低？

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1，據說好奇號 200 MHz 的 CPU 都算是土豪配置了，太空器材所需的計算量，這麼低的頻率夠嗎？
2，功耗問題，能不能通過太空超低溫的情況下產生超導現象讓計算機幾乎不發熱？或者把英特爾發明的core m上的無風扇技術應用到太空計算機上？
3，看到會有宇航員在太空站內使用 iPad 、IBM 筆記本電腦（三防機）之類的非特殊設計計算機，也就是說計算機可以在具有一定的保護下運行，為什麼飛船的計算機不能給予一定保護？

其實這個問題有很多東西都被人問過，剛重定向了一下，又覺得不是同一個問題。

1，據說好奇號 200 MHz 的 CPU 都算是土豪配置了，太空器材所需的計算量，這麼低的頻率夠嗎？

回答看這裡：

為什麼好奇號的計算機系統只用到了核心頻率最高為 200MHZ 的處理器，256M 內存？ - 太空探索
怎麼評價我國太空計算機配置？ - 單片機

這種配置對於航天器來說，足夠了，阿波羅登月那會，主機頻率才幾MHz，相當於現在家用計算器的水平。航天器要求的是高可靠性，不是高性能。

航天器計算機里運行的是實時操作系統，系統規模很小，不是一般的Linux或者Windows，最常見的是VxWorks，一個VxWorks最小內核可以只有100KB，好奇號的配置算是土豪配置了

這裡，多說一句：航天器的可靠性是最重要的，計算量可以用別的彌補，但可靠性是絕對第一需求。

2，功耗問題，能不能通過太空超低溫的情況下產生超導現象讓計算機幾乎不發熱？或者把英特爾發明的core m上的無風扇技術應用到太空計算機上？

太空有超低溫也有超高溫，所以無法利用超導。本身低速設計是為了抗干擾，跟功耗無關。

為什麼用這麼低的配置：主要因為信號頻率越高，越容易被干擾。太空中有各種高能射線、帶電粒子，這些東西能穿透晶元，對晶元內的晶體管和電容產生干擾，後果就是原來的高電位變成了低電位，低電位變成了高電位，也就是計算機里1/0之間互換了，這有個專用的名詞叫位翻轉，其實在家用計算機里也會出現，但概率很低，但在太空中就很容易遇到。為了防止干擾，就使用低頻信號，這樣，微小的干擾不會產生翻轉。

另外一個原因是極端溫度，家用CPU不用風扇已經很難工作了，超過100度肯定就完蛋了，但太空中需要面對的是低溫零下100多度，高溫零上100多度的環境，並且因為沒空氣（或者空氣密度太低），無法有效散熱，所以功耗太高的也不能考慮。

最終的結果就是低頻低配置。

首先，要說一個規律：電子信號頻率越高，越容易被干擾，因為同樣一個外部的干擾，因為高頻信號的波形更加密集，所以被破壞的可能性更大。所以提高計算機可靠性之一就是降頻，在無法提供足夠的屏蔽保護的情況下儘可能的降頻。

其次，航天器的計算機多數採用冗餘備份的方法。比如三個CPU同時執行，如果發現結果不正確，取一樣的那兩個。內存、外存也使用多份保存，實時檢查數據的一致性，因為太空中的帶電粒子在穿透電子元器件的時候，可能會導致內容的翻轉（0變1,1變0）。家用的電子設備不管是本子還是Pad或者手機，拿到太空中，暴露在宇宙射線之下幾分鐘，操作系統就死機了，因為輻射太強。冗餘配置導致了存儲空間其實是好幾倍大的，但為了做備份檢測，就減少為1/3甚至1/4了。

3，看到會有宇航員在太空站內使用 iPad 、IBM 筆記本電腦（三防機）之類的非特殊設計計算機，也就是說計算機可以在具有一定的保護下運行，為什麼飛船的計算機不能給予一定保護？

參考這裡：
怎麼評價我國太空計算機配置？ - 單片機
國際空間站宇航員使用的筆記本電腦和普通筆記本有什麼區別？ - ThinkPad

與太空操作系統的軟體一樣，太空計算機的硬體要求也很多。這裡的太空計算機不是指宇航員在太空艙內使用的計算機，比如筆記本，iPad之類的，太空艙內有屏蔽層保護，一般民用的筆記本和平板電腦只要抗震等要求符合指標（發射時，會有較強的震動），那麼這些設備可以在太空中正常使用。

航天器的計算機很多時候缺乏足夠的保護設施，這就意味著這類計算機需要直接或者半直接的面對太空中的各種宇宙射線和粒子的干擾，所以航天器的計算機首要任務是可靠性，在有足夠可靠性的情況下，才會考慮性能。

首先，飛船的計算機會部分暴露在太空輻射環境下，但宇航員在飛船里基本上是沒有輻射的，所以一般的民用PC稍加改進就可以在飛船里使用，但無法在艙外使用。

其次，飛船的計算機和宇航員使用的計算機可靠性要求是不一樣的，宇航員使用的計算機可以死機藍屏，大不了重啟一下就可以了，但飛船本身的控制計算機是必須持續可靠運行的，一旦出了問題，肯定是致命的。

所以，宇宙射線確實對筆記本沒影響，因為航天器已經屏蔽了射線。

差不多就這些吧，其實多搜索一下就可以找到答案，雖然都是分散的。

民用級－》工業級－》軍級－》宇航級

越往上受眾越小，盈利越少，到了宇航級是純花錢好吧。所以不是一定不能做到更高（當然高也高不到哪去），而是不想做。

一個新型號各種試驗不是開玩笑的貴以及麻煩。所以這些東西都會階段性的升級而不是一點點的升級。

說兩個個工業系統里的對照吧，感受一下。

1. 現在千兆網卡便宜的掉地上都沒人撿。可西門子的工業系統里基本上全都是百兆網，一個八口百兆 Switch 就是 5k＋RMB 起，僅僅是因為穩定性不同，所以研發及更新很慢。

2. 工業系統里為了實現安全（雙通道而已，沒仲裁功能），需要同一個系統里部署兩個不同公司的同款處理器，以防止軟硬體設計缺陷帶來的風險。而很多軍品需要 3 －5 通道處理，當結果不同時，系統按照少數服從多數進行自動仲裁，這個成本可能高出 10 倍以上，卻很少真正用到。宇航級只會更高，而且不一定能找到那麼多供貨商。

找不到供貨商就要採取另外的辦法，重寫演算法，可以在同一個處理器上每個運算都做互逆運算保證準確。所有的程序寫兩遍，而且是互逆的邏輯。這本身就是個很糟心的事情。

1、超低溫超高溫的環境
2、宇宙中各種粒子各種射
3、航天的計算機把穩定性和可靠性放在了第一位，性價比什麼的都不是問題
4、夠用就行了
5、再加一條，嗯，不敢用新的東西，如果真的在計算機上出了問題誰來背鍋

各路大神都已經說的差不多了，我來補刀

衛星感受到的溫度可不單單是超低溫，太陽出來之後曬在衛星表面，溫度可以高到幾百度，如果你看衛星發射前的照片，那些金閃閃的類似薄膜一樣包裹在衛星外面的就是隔熱層，否則衛星內部會被燒焦的。

計算量的問題，計算飛行軌跡真心不需要什麼計算量，作為坎巴拉玩家，用手敲計算器一分鐘就可以計算出來變軌窗口（其實也就是開普勒第二定律算一下夾角）。

順便歪個樓，阿里安5火箭第一次試射的時候爆炸就是因為彈道計算機出問題。

我想是因為現在太空中一切東西都是按照軌跡飛的，基本沒有時間緊迫的任務，啥都可以慢慢算，自然會選擇穩定但性能低的方案。
假設某天宇航員不上天了，通過hololens在地上操縱自己的化身完成任務。
或者太空戰時代開啟，需要實時解算雷達和紅外數據，識別對方飛船和武器型號，通過武器軌跡求出中彈概率最低規避方案，還要考慮博弈論神馬的。那時候飛船就會採用能買到的最快cpu了，大不了加屏蔽層把計算機像宇航員一樣保護起來。

需求決定一切。

你弄個14nm、25nm的高檔玩意，不一定能扛得住發射時的震動，不一定能扛住陽面/陰面的溫度差，以及各種射線。
其次計算軌跡控制什麼用的功能的確用不著那麼高性能，你想ENIAC才多少頻率都能用來輔助解算彈道了……何況你core m發熱量再低也抵不過80286什麼的……

至於宇航員玩pad什麼的……他們畢竟是在玩，沒把ipad插擴展槽里當飛行主控計算機用對吧……

計算航向方位姿態的核心元件，出錯不是鬧著玩的，算錯一點就直飛那美剋星了，那些玩意可靠性永遠是第一位的，有相當的成本都花在穩定性和抗干擾性能上了，實際運算速度是夠用即可，頻率高了反而容易被干擾，不是為了跑分。

還有題主真以為那上面200MHz的晶元比你的酷睿便宜？

宇宙射線對計算機訊號傳遞的錯誤率有多大影響？ - 物理學

航天器不足以屏蔽空間高能粒子，所以筆記本之類商用品死機是會經常發生的。關鍵是這類計算機不參與航天器控制，死機了重啟就是了，最壞情況是燒壞器件，筆記本不能用了，那就不用唄，不影響航天器運行就行。