大揭密:“好奇号”火星探测器的软硬件设备构造

北京时间8月6日13：31分，美国宇航局好奇号火星车在火星着陆，它将展开为期两年的任务，主要任务是探索火星过去或者现在的环境是否适宜生命存在。下面一起来了解一下好奇号的硬件、软件配置：硬件：2004年勇气号（Spirit, MER-A）和机遇号（Opportunity，MER-B）火星探测器着陆火星，它们配备了3MB EEPROM、128MB内存、256MB闪存。好奇号（Curiosity）有哪些变化呢？

好奇号的Rover Compute Element包含两套完全相同的计算系统，其中一套作为备用，当第一套计算系统出现故障时自动启用。这个新的计算系统采用256K EEPROM、256MB内存、2GB闪存，CPU为BAE RAD750（1040万晶体管，核心频率110到200 MHz），基于IBM的PowerPC 750设计而来，速度达到400 MIPS（勇气号和机遇号为35 MIPS），可以承受-55和70度气温变化以及1000gray的辐射水平。

RAD750

软件

在软件方面，NASA不敢冒险，采用的是一款成熟的、具有27年之久的VxWoks操作系统。VxWoks由 Wind River Systems（已被Intel收购）开发，是在大量嵌入式系统中采用的实时操作系统，之前的火星探测器（旅居者、勇气号、机遇号）、火星侦察轨道器、 SpaceX Dragon太空飞船采用的都是VxWorks。此外，VxWorks还广泛应用于BMW iDrive、美军战斗机、阿帕奇直升机、Apple Airport Extreme和Linksys WRT54G路由。

其实，说VxWorks已经27年之老有些过分，它于1985年发布，但是在进行持续开发，去年已经是6.9版本了。为什么好奇号要使用 VxWorks？因为它非常可靠，而且包含成熟的开发工具链，据推测，其底层调度和中断系统适用于处理EDL（进入、降落和着陆，即“恐怖七分钟”）这样 的实时任务。

好奇号更多配置：

仪器

好奇号就是一台有轮子的科学实验室，它有17台相机，全部配备1600×1200（200万像素）CCD传感器。MastCam可将高清晰度的火星 景观以720p 10 fps视频真彩色传输。它还有手臂成像仪，是一个机械臂，可以采集火星土壤和岩石并提供显微图像。科学的角度来看，可能最重要的是ChemCam相机，它 能向火星岩石或土壤发射激光，使其表面薄层汽化，而后分析汽化后的成分。它包含一个可以确认受激原子类型的光谱仪和一个可以捕捉激光照射区域详细图像的望 远镜，其激光器位于好奇号桅杆上。好奇号还有火星手持透镜成像仪功能相当于一个超级放大镜，位于好奇号机械臂末端，可以拍摄火星表面岩石、土壤的详细图 像，其精细度可以达到拍摄出一根头发丝的水平。这台仪器相当于科学家的一个高科技手持透镜，可以对准他们希望对准的任何地方。桅杆相机安装在好奇号主车身 上方的桅杆上，由两个彩色相机组成，是好奇号的主要成像工具。它相当于好奇号的左、右眼，可以拍摄火星表面的三维图像。

动态中子反照率探测器安装在好奇号主车身背部附近，用于寻找火星地下的水冰以及晶体结构中含有水分子的矿物。这台仪器可向火星地表发射中子束，然后 记录中子束的散射速度。氢原子可以延缓中子的速度，如果大量中子速度迟缓，便说明地下可能存在水或者冰。这一由俄罗斯航天署提供的探测器能够发现火星地表 下50厘米以内的氢原子。

通讯

好奇号火星车的动力是由一台多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG)提供的，这台设备由美国能源部提供。这台发电机本质上是一块核电池，它可以 将热能转化为电能。好奇号的核燃料电池设计寿命长达14年，这个核电池支持好奇号将数据从250万英里远的地方传回，好奇号可以直接通过X波段 （8GHz）与地球的深空网（DSN）联系，也可以使用UHF（300MHz-3GHz）天线通过火星奥德赛号和火星勘测轨道飞行器与地球联络。

好奇号传回地球的Hazcams拍摄的火星图片