大揭密:“好奇號(hào)”火星探測(cè)器的軟硬件設(shè)備構(gòu)造

北京時(shí)間8月6日13：31分，美國(guó)宇航局好奇號(hào)火星車(chē)在火星著陸，它將展開(kāi)為期兩年的任務(wù)，主要任務(wù)是探索火星過(guò)去或者現(xiàn)在的環(huán)境是否適宜生命存在。下面一起來(lái)了解一下好奇號(hào)的硬件、軟件配置：硬件：2004年勇氣號(hào)（Spirit, MER-A）和機(jī)遇號(hào)（Opportunity，MER-B）火星探測(cè)器著陸火星，它們配備了3MB EEPROM、128MB內(nèi)存、256MB閃存。好奇號(hào)（Curiosity）有哪些變化呢？

好奇號(hào)的Rover Compute Element包含兩套完全相同的計(jì)算系統(tǒng)，其中一套作為備用，當(dāng)?shù)谝惶子?jì)算系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)啟用。這個(gè)新的計(jì)算系統(tǒng)采用256K EEPROM、256MB內(nèi)存、2GB閃存，CPU為BAE RAD750（1040萬(wàn)晶體管，核心頻率110到200 MHz），基于IBM的PowerPC 750設(shè)計(jì)而來(lái)，速度達(dá)到400 MIPS（勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)為35 MIPS），可以承受-55和70度氣溫變化以及1000gray的輻射水平。

RAD750

軟件

在軟件方面，NASA不敢冒險(xiǎn)，采用的是一款成熟的、具有27年之久的VxWoks操作系統(tǒng)。VxWoks由 Wind River Systems（已被Intel收購(gòu)）開(kāi)發(fā)，是在大量嵌入式系統(tǒng)中采用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，之前的火星探測(cè)器（旅居者、勇氣號(hào)、機(jī)遇號(hào)）、火星偵察軌道器、 SpaceX Dragon太空飛船采用的都是VxWorks。此外，VxWorks還廣泛應(yīng)用于BMW iDrive、美軍戰(zhàn)斗機(jī)、阿帕奇直升機(jī)、Apple Airport Extreme和Linksys WRT54G路由。

其實(shí)，說(shuō)VxWorks已經(jīng)27年之老有些過(guò)分，它于1985年發(fā)布，但是在進(jìn)行持續(xù)開(kāi)發(fā)，去年已經(jīng)是6.9版本了。為什么好奇號(hào)要使用 VxWorks？因?yàn)樗浅？煽浚野墒斓拈_(kāi)發(fā)工具鏈，據(jù)推測(cè)，其底層調(diào)度和中斷系統(tǒng)適用于處理EDL（進(jìn)入、降落和著陸，即“恐怖七分鐘”）這樣 的實(shí)時(shí)任務(wù)。

好奇號(hào)更多配置：

儀器

好奇號(hào)就是一臺(tái)有輪子的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，它有17臺(tái)相機(jī)，全部配備1600×1200（200萬(wàn)像素）CCD傳感器。MastCam可將高清晰度的火星 景觀以720p 10 fps視頻真彩色傳輸。它還有手臂成像儀，是一個(gè)機(jī)械臂，可以采集火星土壤和巖石并提供顯微圖像?？茖W(xué)的角度來(lái)看，可能最重要的是ChemCam相機(jī)，它 能向火星巖石或土壤發(fā)射激光，使其表面薄層汽化，而后分析汽化后的成分。它包含一個(gè)可以確認(rèn)受激原子類型的光譜儀和一個(gè)可以捕捉激光照射區(qū)域詳細(xì)圖像的望 遠(yuǎn)鏡，其激光器位于好奇號(hào)桅桿上。好奇號(hào)還有火星手持透鏡成像儀功能相當(dāng)于一個(gè)超級(jí)放大鏡，位于好奇號(hào)機(jī)械臂末端，可以拍攝火星表面巖石、土壤的詳細(xì)圖 像，其精細(xì)度可以達(dá)到拍攝出一根頭發(fā)絲的水平。這臺(tái)儀器相當(dāng)于科學(xué)家的一個(gè)高科技手持透鏡，可以對(duì)準(zhǔn)他們希望對(duì)準(zhǔn)的任何地方。桅桿相機(jī)安裝在好奇號(hào)主車(chē)身 上方的桅桿上，由兩個(gè)彩色相機(jī)組成，是好奇號(hào)的主要成像工具。它相當(dāng)于好奇號(hào)的左、右眼，可以拍攝火星表面的三維圖像。

動(dòng)態(tài)中子反照率探測(cè)器安裝在好奇號(hào)主車(chē)身背部附近，用于尋找火星地下的水冰以及晶體結(jié)構(gòu)中含有水分子的礦物。這臺(tái)儀器可向火星地表發(fā)射中子束，然后 記錄中子束的散射速度。氫原子可以延緩中子的速度，如果大量中子速度遲緩，便說(shuō)明地下可能存在水或者冰。這一由俄羅斯航天署提供的探測(cè)器能夠發(fā)現(xiàn)火星地表 下50厘米以內(nèi)的氫原子。

通訊

好奇號(hào)火星車(chē)的動(dòng)力是由一臺(tái)多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器(MMRTG)提供的，這臺(tái)設(shè)備由美國(guó)能源部提供。這臺(tái)發(fā)電機(jī)本質(zhì)上是一塊核電池，它可以 將熱能轉(zhuǎn)化為電能。好奇號(hào)的核燃料電池設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)14年，這個(gè)核電池支持好奇號(hào)將數(shù)據(jù)從250萬(wàn)英里遠(yuǎn)的地方傳回，好奇號(hào)可以直接通過(guò)X波段 （8GHz）與地球的深空網(wǎng)（DSN）聯(lián)系，也可以使用UHF（300MHz-3GHz）天線通過(guò)火星奧德賽號(hào)和火星勘測(cè)軌道飛行器與地球聯(lián)絡(luò)。

好奇號(hào)傳回地球的Hazcams拍攝的火星圖片