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揭秘好奇号:火星上的苹果电脑

2012-8-9 17:30

本帖最后由 小水滴02 于 2012-8-9 17:35 编辑

  观点:好奇号探测器顺利着陆火星,而研究其内部软硬件配置,却惊觉原来它竟是一台长着轮子的“苹果电脑”。
  8月6日,美国宇航局ST22I重金打造的“好奇号”火星车经过了254天的太空旅程,顺利在火星着陆,它将展开为期两年的任务,包括研究火星赤道附近的盖尔陨坑,找寻生命可能曾经存在的迹象,以及火星过去或现在是否存在可居住环境的线索。   比起早先的火星探测器,“好奇号”是个大家伙,这台6轮机械漫游车约有S3C6410汽车大小,造价25亿美元,重约900公斤。  而进入好奇号的内部,目睹这些K1667承载着人类无限好奇的配置,才惊觉原来“好奇号”竟是一台长着轮子的“苹果电脑”。


  硬件  早在2004年,勇气号(Spirit, MER-A)和机遇号(Opportunity,MER-B)火星探测器着陆火星,当时它们的硬件配置是3MB EEPROM、128MB内存和256MB闪存。
  此次好奇号配备的新计算系统采用256K EEPROM、256MB内存、2GB闪存,CPU则为BAE系统公司的微处理器BAE RAD750(1040万晶体管,核心频率110到200 MHz),该处理器基于IBM的PowerPC 750设计而来,PowerPC 750发布于1997年,包括苹果第一代iMac在内的很多电脑都使用这款处理器,无怪乎有外媒称好奇号是台长着轮子的苹果电脑。
  据了解,BAE RAD750速度可达到400 MIPS(勇气号和机遇号为35 MIPS),并能承受从摄氏零下55度到70度的气温变化以及1000gray的辐射水平,而此次好奇号的Rover Compute Element配备了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。
  软件  负责为好奇号设计系统程序的美国宇航S3C2440局(NASA)并没有冒险,他们为好奇号选择了一款已具有27年历史的成熟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。  事实上,VxWorks虽然已有27岁高龄,但它(74HC595)自1985年发布以来一直在进行后续开发,去年已经是6.9版本了,故而可靠THS119性很强,且包含了成熟的TP4056开发工具链,据推测,好奇号的底层调度和中断系统适用于处理EDL(好奇号进入、降落和着陆,即“KB七分钟”)这样的实时任务。
  科学调查工具  某种意义上,好奇号也是一台移动科学实验室,其上装有多项科学调查工具:  一、17台相机,全部配备1600×1200(200万像素)CCD传感器
  1,Mast Cam相机:可将高清晰度的火CA3161E星景观以720p 10 fps视频真彩色传输。  2,手臂成像仪:这是一个机械臂,可以采集火星土壤和岩石并提供显微图像。
  3,Chem,Cam相机:从CA3162E科学的角度来看,可能最重要的就是Chem Cam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。
  4,火星手持透镜成像仪:位于好奇号机械臂底端的彩色照相机,其功能相当于一个超级放大镜,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。
  5,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。
  6,火星降落成像仪:拍摄好奇号降落火星表面最後几分钟的全彩纪录影片,预料登陆数天内就会回传影像,但完整影片需费时较久。
  二、化学摄影机结合能汽化岩石的雷射q1an9和望远镜:可以瞄准7公尺外的岩石,使岩石燃烧并分析出现的光线,辨识其中的化学成分。
  三、α粒子X光光谱仪:位於好奇号的机械手臂上,可以辨识出岩石和土壤中的化学元素。
  四、化学与矿物学仪器:用X光衍射分析粉状岩石和土壤。
  五、火星样本分析仪器:有3样工具,可寻找构成生命基石的碳化合物,检验其他对形成生命至关重要要素的化学状态,和搜寻火星变化的线索。  六、漫游车环境监视站:按日、按季节记录火星的天气变化。
  七、辐射评估侦测器:监视来自太阳的高能原子和次原子粒子。若人类执行登陆火星任务,这些粒子可能对太空人造成危险。
  八、动态中子反照率动态探测器: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。
  电池和通讯
  好奇号火星车动力由一台多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG)提供,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,同时,这个核电池还具有通讯功能,可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。
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  文章来源:http://news.com/info/20120809/63632_2.html
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