帶 Linux 和小米 4 同款芯片上火星，傳回多張彩色照，毅力號如何“改寫教科書”？

本文作者：付靜

2021-02-20 17:56

導語：在 NASA 看來，毅力號將改寫教科書。

阿聯(lián)酋、中國、美國于 2020 年窗口期先后發(fā)射的「火星三杰」，如今都在按各自的計劃繼續(xù)探索之旅——最新的消息是，NASA 毅力號火星車已成功著陸火星，并傳回了多張照片。

位于美國南加州的 NASA 噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）任務(wù)控制中心宣布，北京時間 2021 年 2 月 19 日凌晨 4 點 55 分左右，毅力號以每小時 19312 公里的速度撞擊火星大氣層，約 7 分鐘后，以“空中吊車”方式順利登陸火星，到達位于火星北緯 18 度、西經(jīng) 77 度區(qū)域的杰澤羅隕石坑（Jezero Crater）。

當天，毅力號還傳回了它拍下的首張圖像——一幅黑白的火星地表圖。

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NASA：毅力號將改寫教科書

北京時間 2020 年 7 月 30 日 19 時 50 分，佛州卡納維拉爾角空軍基地（Cape Canaveral Air Force Station）41 號發(fā)射場，搭載著毅力號的阿特拉斯 5 型運載火箭（Atlas V-541，又稱宇宙神 5 號）發(fā)射升空。

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在登陸火星之前，毅力號經(jīng)歷了 203 天的旅程，跨越了 4.72 億公里。

著陸之后，NASA 噴氣推進實驗室的工程師和科學家們一直在等待著火星車的下一次數(shù)據(jù)傳輸。

終于，在毅力號成功登陸火星后不到一天的時間里，數(shù)艘環(huán)繞火星飛行的航天器逐一傳回了數(shù)據(jù)，知道一切都在按計劃進行，團隊才算是松了一口氣。

對于此次的重要突破，NASA 代理局長 Steve Jurczyk 表示：

這次著陸火星是 NASA 乃至全球太空探索的關(guān)鍵時刻之一。我們知道，我們離突破性的發(fā)現(xiàn)并不遠了，可以說是在改寫教科書。

這一消息也在各大社交平臺引起了廣泛關(guān)注。

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毅力號傳回多圖

但正如 NASA 官網(wǎng)的新聞稿所言：

更令人興奮的是探測器著陸時拍攝的高分辨率圖像。

其實早在 2011 年 11 月，NASA 就發(fā)射了火星探測器「好奇號」——它是美國第 7 個火星探測器、第 4 臺火星車，也是世界首輛核動力火星車，其使命便是探尋火星上的生命元素。

2012 年 8 月 6 日，好奇號成功登陸火星表面，當時這一探測器發(fā)回了一段即將著陸火星表面時拍下的下降過程定格動畫，而此次的毅力號作為好奇號的“繼任者”，更是配備了攝像機，捕捉到了其著陸過程的視頻。

目前，這一視頻仍在向地球傳回并進行處理中，下圖是 NASA 公布的一張視頻截圖。

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據(jù)了解，不同于此前的探測器，毅力號上大多數(shù)的相機都是彩色的，通過其攜帶的相機，NASA 獲取了幾張彩色圖像。

下圖出自毅力號下端的 Hazcam，這是毅力號拍下的第一張高分辨率彩色火星圖像。

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著陸后，毅力號前后兩端的兩臺 Hazcam 也拍攝了照片，下圖顯示的是探測器的其中一個輪子落在了火星的泥土上。

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另外 NASA 也公布了下面這張黑白特寫。

這張圖出自 NASA 的“火星勘測軌道器”（Mars Reconnaissance Orbiter，MRO）之手。如下圖所示，MRO 利用一個特殊的高分辨率相機（HiRISE 相機），捕捉到了連接著降落傘的毅力號下降的過程。

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作為一款多用途火星探測器，MRO 的設(shè)計由噴氣推進實驗室負責（其 HiRISE 相機由美國亞利桑那大學負責），它于 2005 年 8 月 12 日同樣由宇宙神-5 運載火箭發(fā)射，其目標之一就是為后續(xù)的火星著陸任務(wù)尋找適合的著陸地點，同時為這些任務(wù)提供通信中繼功能：

2006 年 3 月 10 日，MRO 進入大橢圓火星極軌道；
2006 年 9 月，MRO 進入 250km/316km 的近圓軌道；
2006 年 11 月 17 日，MRO 與勇氣號合作完成了軌道中繼通信測試；
2012 年，MRO 利用高分辨率相機拍下了好奇號著陸火星的過程。

不僅如此，NASA 表示，后續(xù)要將原本固定在毅力號甲板位置的桅桿（火星車的“頭部”）釋放出來。

NASA 的想法是，用于火星車行駛的導航攝像機 Navcams 與兩個科學攝像機（可縮放的 Mastcam-Z 和被稱為 SuperCam 的激光儀器）將“共享”桅桿上的空間，桅桿升起之后，Navcams 有望拍攝甲板及其周圍環(huán)境的全景照片。

“最復雜的機器人地質(zhì)學家”

毅力號的一個關(guān)鍵目標是天體生物學，包括尋覓形成于 35 億年前的火星古代微生物生命跡象，它將是首次收集火星巖石和風化層的任務(wù)，NASA 希望能夠通過毅力號更為準確地描述火星的地質(zhì)、氣候。

正如前文所述，毅力號的主要探索地點是火星伊西迪斯平原（Isidis Planitia）西部邊緣（火星赤道以北）一個叫做杰澤羅隕石坑（Jezero Crater）的地方，作為一個巨大的撞擊盆地，其寬約 45 公里。此前，科學家們已經(jīng)確定，35 億年前這個“大坑”存在著三角洲，充滿了水。

也就是說，要了解火星，這里是一個不錯的切入點。

自然，要達到最終目的，科學儀器是關(guān)鍵——按 NASA 的話說就是，毅力號是“最復雜的機器人地質(zhì)學家”。

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雷鋒網(wǎng)此前曾報道，毅力號有著總重 59 公斤（毅力號探測器重 1026公斤）的 7 臺科學儀器：

變焦全景相機 Mastcam-Z：位于桅桿上，不僅能鑒定巖石成分、輔助火星車行進，還能得到高清晰度的全景 3D 立體圖像；
火星環(huán)境動力學分析儀 MEDA：記錄、分析火星的大氣溫度、濕度、氣壓、風速、風向、沙塵大小與形態(tài)；
制氧儀 MOXIE：從二氧化碳中提取氧氣，既要為未來宇航員登陸火星吸氧做準備，還要作為航天器返回地球的燃料來源，從而實現(xiàn) NASA 的“造氧計劃”；
X 射線儀 PIXL：利用 X 射線對火星沙粒進行更為精準的分析；
火星地下實驗雷達成像儀 RIMFAX：以厘米級分辨率探測火星的地下結(jié)構(gòu)；
紫外光譜儀 SHERLOC：利用紫外激光分析物質(zhì)，實現(xiàn)掃描可居住環(huán)境的目的；
激光超距分析儀 SuperCam：遠距離分析巖石、土壤成分。

其實不僅是上述儀器，毅力號總共搭載著 23 臺相機，大部分都是彩色相機。

另外，毅力號上也搭載了 2 個麥克風，既能收錄火星車登陸火星的聲音，火星上的風吹草動也可以捕捉得到，而這也是美國火星探測器首次配備有這樣的設(shè)計。

Linux 登陸火星

毅力號的計算機控制系統(tǒng)也值得關(guān)注。

其計算機系統(tǒng)符合航空工業(yè)標準，包括 2 個相同的、互為備份的模塊，即 RCE（Rover Compute Element），采用了 IBM PowerPC 750 架構(gòu)的抗輻射中央處理器 BAE RAD750，其運行速度比勇氣號、機遇號所搭載的中央處理器快十倍。

其實跟隨著毅力號的，還有一架小型太陽能無人直升機“機智號”（Ingenuity）。

無人機目前被安置在毅力號的腹部位置，重 1.8 公斤，將通過相機跟蹤估計速度，實現(xiàn)視覺導航；它配備的是高通驍龍?zhí)幚砥?、高通飛行控制面板以及 Linux 飛行控制系統(tǒng)。

此前，JPL 飛行軟件工程師 Timothy Canham 向 IEEE Spectrum 表示：