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火星探測(cè)車工作原理

來(lái)源:博聞網(wǎng) 時(shí)間:2009-04-02 02:13:04

車載計(jì)算機(jī)

探測(cè)車使用的是一臺(tái)BAE systems公司生產(chǎn)的RAD6000型計(jì)算機(jī)。其處理器與早期Macintosh計(jì)算機(jī)使用的老式PowerPC處理器在結(jié)構(gòu)上幾乎是完全相同的。從今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,這種處理器的速度很慢,只有20兆赫,大約是今天普通臺(tái)式計(jì)算機(jī)速度的百分之一。它有128KB的RAM內(nèi)存,256KB的閃存,以及用于存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼和操作系統(tǒng)ROM。該機(jī)沒(méi)有磁盤驅(qū)動(dòng)器

雖然這種計(jì)算機(jī)速度很慢而且非常昂貴(每臺(tái)20到30萬(wàn)美元),但是它們有兩大優(yōu)點(diǎn):

  1. 耐輻射,能夠抵御火星上的太空輻射。
  2. 采用Wind River Systems公司的VxWorks(PDF)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),這是一個(gè)非?煽康南到y(tǒng)。

這種計(jì)算機(jī)使探測(cè)車的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。這樣做的原因是要保證探測(cè)車不會(huì)出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤的現(xiàn)象。

計(jì)算機(jī)幫助探測(cè)車進(jìn)行能源管理、圖像處理、發(fā)動(dòng)機(jī)控制和儀器設(shè)備管理。另外還負(fù)責(zé)導(dǎo)航任務(wù)。探測(cè)車有3對(duì)共6臺(tái)導(dǎo)航攝像機(jī),每組攝像機(jī)得到的立體圖像都要交由計(jì)算機(jī)處理。利用雙目視覺(jué)算法,計(jì)算機(jī)能夠辨認(rèn)出視野中不同巖石的大小以及距離。利用這些信息,計(jì)算機(jī)可以繪制出包含附近所有障礙物的地圖,并操縱探測(cè)車在移動(dòng)時(shí)避開障礙物。

能源

探測(cè)車上裝有1.3平方米的高效率太陽(yáng)能電池板來(lái)提供電能。探測(cè)車首次展開時(shí),電池板很干凈。由于季節(jié)的原因,正午時(shí)分的太陽(yáng)輻射非常強(qiáng)烈——以火星上的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)。電池板的高峰發(fā)電功率大約是140瓦特,也就是每天發(fā)電約0.9千瓦時(shí)(用這些電能可以維持一盞100瓦的照明燈泡工作9個(gè)小時(shí))。換言之,每個(gè)火星日當(dāng)中只有6個(gè)小時(shí)的太陽(yáng)光的強(qiáng)度足夠支持太陽(yáng)能電池板工作。

太陽(yáng)能電池板將產(chǎn)生的電能提供給耗電器件(計(jì)算機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、巖石打磨工具以及無(wú)線電裝置等等)。剩余的電能被儲(chǔ)存進(jìn)兩塊28伏、10安培小時(shí)的鋰電池中。

首批探測(cè)任務(wù)的照片之一,顯示了探測(cè)車的后著陸板和火星視野
NASA供圖
首批探測(cè)任務(wù)的照片之一,顯示了探測(cè)車的后著陸板和火星視野
讓我們?cè)O(shè)想地球上的科學(xué)家選中了一塊巖石,并命令探測(cè)車移動(dòng)到足夠近的位置使機(jī)械臂夠得著目標(biāo)。對(duì)于接下來(lái)發(fā)生的事,這篇Cornell News文章(2003年12月19日)進(jìn)行了描述:

    由于暴露于太陽(yáng)、火星大氣以及細(xì)微的火星塵埃下長(zhǎng)達(dá)數(shù)十億年,火星巖石上都覆蓋了一層風(fēng)化“外衣”,或稱外表層。對(duì)此,“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”探測(cè)車攜帶的科學(xué)工具包中包括了巖石打磨工具(RAT)。巖石打磨工具使用一個(gè)帶有金剛石鉆頭的自動(dòng)磨削工具將巖石的風(fēng)化外層磨掉,露出嶄新的表面。

    接觸到巖石內(nèi)部的原始部分對(duì)于解決以下兩個(gè)問(wèn)題是至關(guān)重要的:一是了解火星的地質(zhì)歷史;二是解決巴特利所宣稱的“重大問(wèn)題”,即這顆紅色行星上是否曾經(jīng)存在過(guò)水或者適合生命生存的環(huán)境?

    巖石打磨工具
    NASA供圖
作者:Marshall Brain  責(zé)任編輯:

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