大揭密:“好奇號”火星探測器的軟硬件設備構造

北京時間8月6日13：31分，美國宇航局好奇號火星車在火星著陸，它將展開為期兩年的任務，主要任務是探索火星過去或者現(xiàn)在的環(huán)境是否適宜生命存在。下面一起來了解一下好奇號的硬件、軟件配置：硬件：2004年勇氣號（Spirit, MER-A）和機遇號（Opportunity，MER-B）火星探測器著陸火星，它們配備了3MB EEPROM、128MB內存、256MB閃存。好奇號（Curiosity）有哪些變化呢？

好奇號的Rover Compute Element包含兩套完全相同的計算系統(tǒng)，其中一套作為備用，當?shù)谝惶子嬎阆到y(tǒng)出現(xiàn)故障時自動啟用。這個新的計算系統(tǒng)采用256K EEPROM、256MB內存、2GB閃存，CPU為BAE RAD750（1040萬晶體管，核心頻率110到200 MHz），基于IBM的PowerPC 750設計而來，速度達到400 MIPS（勇氣號和機遇號為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，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）開發(fā)，是在大量嵌入式系統(tǒng)中采用的實時操作系統(tǒng)，之前的火星探測器（旅居者、勇氣號、機遇號）、火星偵察軌道器、 SpaceX Dragon太空飛船采用的都是VxWorks。此外，VxWorks還廣泛應用于BMW iDrive、美軍戰(zhàn)斗機、阿帕奇直升機、Apple Airport Extreme和Linksys WRT54G路由。

其實，說VxWorks已經27年之老有些過分，它于1985年發(fā)布，但是在進行持續(xù)開發(fā)，去年已經是6.9版本了。為什么好奇號要使用 VxWorks？因為它非?？煽浚野墒斓拈_發(fā)工具鏈，據(jù)推測，其底層調度和中斷系統(tǒng)適用于處理EDL（進入、降落和著陸，即“恐怖七分鐘”）這樣 的實時任務。

好奇號更多配置：

儀器

好奇號就是一臺有輪子的科學實驗室，它有17臺相機，全部配備1600×1200（200萬像素）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，是一個機械臂，可以采集火星土壤和巖石并提供顯微圖像。科學的角度來看，可能最重要的是ChemCam相機，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。它包含一個可以確認受激原子類型的光譜儀和一個可以捕捉激光照射區(qū)域詳細圖像的望 遠鏡，其激光器位于好奇號桅桿上。好奇號還有火星手持透鏡成像儀功能相當于一個超級放大鏡，位于好奇號機械臂末端，可以拍攝火星表面巖石、土壤的詳細圖 像，其精細度可以達到拍攝出一根頭發(fā)絲的水平。這臺儀器相當于科學家的一個高科技手持透鏡，可以對準他們希望對準的任何地方。桅桿相機安裝在好奇號主車身 上方的桅桿上，由兩個彩色相機組成，是好奇號的主要成像工具。它相當于好奇號的左、右眼，可以拍攝火星表面的三維圖像。

動態(tài)中子反照率探測器安裝在好奇號主車身背部附近，用于尋找火星地下的水冰以及晶體結構中含有水分子的礦物。這臺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器能夠發(fā)現(xiàn)火星地表 下50厘米以內的氫原子。

通訊

好奇號火星車的動力是由一臺多任務放射性同位素熱電發(fā)生器(MMRTG)提供的，這臺設備由美國能源部提供。這臺發(fā)電機本質上是一塊核電池，它可以 將熱能轉化為電能。好奇號的核燃料電池設計壽命長達14年，這個核電池支持好奇號將數(shù)據(jù)從250萬英里遠的地方傳回，好奇號可以直接通過X波段 （8GHz）與地球的深空網（DSN）聯(lián)系，也可以使用UHF（300MHz-3GHz）天線通過火星奧德賽號和火星勘測軌道飛行器與地球聯(lián)絡。

好奇號傳回地球的Hazcams拍攝的火星圖片