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带 Linux 和小米 4 同款芯片上火星,传回多张彩色照,毅力号如何“改写教科书”?

本文作者:付静 2021-02-20 17:56
导语:在 NASA 看来,毅力号将改写教科书。

阿联酋、中国、美国于 2020 年窗口期先后发射的「火星三杰」,如今都在按各自的计划继续探索之旅——最新的消息是,NASA 毅力号火星车已成功着陆火星,并传回了多张照片。

位于美国南加州的 NASA 喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)任务控制中心宣布,北京时间 2021 年 2 月 19 日凌晨 4 点 55 分左右,毅力号以每小时 19312 公里的速度撞击火星大气层,约 7 分钟后,以“空中吊车”方式顺利登陆火星,到达位于火星北纬 18 度、西经 77 度区域的杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)。

当天,毅力号还传回了它拍下的首张图像——一幅黑白的火星地表图。

带 Linux 和小米 4 同款芯片上火星,传回多张彩色照,毅力号如何“改写教科书”?

NASA:毅力号将改写教科书

北京时间 2020 年 7 月 30 日 19 时 50 分,佛州卡纳维拉尔角空军基地(Cape Canaveral Air Force Station)41 号发射场,搭载着毅力号的阿特拉斯 5 型运载火箭(Atlas V-541,又称宇宙神 5 号)发射升空。

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在登陆火星之前,毅力号经历了 203 天的旅程,跨越了 4.72 亿公里。

着陆之后,NASA 喷气推进实验室的工程师和科学家们一直在等待着火星车的下一次数据传输。

终于,在毅力号成功登陆火星后不到一天的时间里,数艘环绕火星飞行的航天器逐一传回了数据,知道一切都在按计划进行,团队才算是松了一口气。

对于此次的重要突破,NASA 代理局长 Steve Jurczyk 表示:

这次着陆火星是 NASA 乃至全球太空探索的关键时刻之一。我们知道,我们离突破性的发现并不远了,可以说是在改写教科书。

这一消息也在各大社交平台引起了广泛关注。

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毅力号传回多图

但正如 NASA 官网的新闻稿所言:

更令人兴奋的是探测器着陆时拍摄的高分辨率图像。

其实早在 2011 年 11 月,NASA 就发射了火星探测器「好奇号」——它是美国第 7 个火星探测器、第 4 台火星车,也是世界首辆核动力火星车,其使命便是探寻火星上的生命元素。

2012 年 8 月 6 日,好奇号成功登陆火星表面,当时这一探测器发回了一段即将着陆火星表面时拍下的下降过程定格动画,而此次的毅力号作为好奇号的“继任者”,更是配备了摄像机,捕捉到了其着陆过程的视频。

目前,这一视频仍在向地球传回并进行处理中,下图是 NASA 公布的一张视频截图。

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据了解,不同于此前的探测器,毅力号上大多数的相机都是彩色的,通过其携带的相机,NASA 获取了几张彩色图像。

下图出自毅力号下端的 Hazcam,这是毅力号拍下的第一张高分辨率彩色火星图像。

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着陆后,毅力号前后两端的两台 Hazcam 也拍摄了照片,下图显示的是探测器的其中一个轮子落在了火星的泥土上。

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另外 NASA 也公布了下面这张黑白特写。

这张图出自 NASA 的“火星勘测轨道器”(Mars Reconnaissance Orbiter,MRO)之手。如下图所示,MRO 利用一个特殊的高分辨率相机(HiRISE 相机),捕捉到了连接着降落伞的毅力号下降的过程。

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作为一款多用途火星探测器,MRO 的设计由喷气推进实验室负责(其 HiRISE 相机由美国亚利桑那大学负责),它于 2005 年 8 月 12 日同样由宇宙神-5 运载火箭发射,其目标之一就是为后续的火星着陆任务寻找适合的着陆地点,同时为这些任务提供通信中继功能:

  • 2006 年 3 月 10 日,MRO 进入大椭圆火星极轨道;

  • 2006 年 9 月,MRO 进入 250km/316km 的近圆轨道;

  • 2006 年 11 月 17 日,MRO 与勇气号合作完成了轨道中继通信测试;

  • 2012 年,MRO 利用高分辨率相机拍下了好奇号着陆火星的过程。

不仅如此,NASA 表示,后续要将原本固定在毅力号甲板位置的桅杆(火星车的“头部”)释放出来。

NASA 的想法是,用于火星车行驶的导航摄像机 Navcams 与两个科学摄像机(可缩放的 Mastcam-Z 和被称为 SuperCam 的激光仪器) 将“共享”桅杆上的空间,桅杆升起之后,Navcams 有望拍摄甲板及其周围环境的全景照片。

“最复杂的机器人地质学家”

毅力号的一个关键目标是天体生物学,包括寻觅形成于 35 亿年前的火星古代微生物生命迹象,它将是首次收集火星岩石和风化层的任务,NASA 希望能够通过毅力号更为准确地描述火星的地质、气候。

正如前文所述,毅力号的主要探索地点是火星伊西迪斯平原(Isidis Planitia)西部边缘(火星赤道以北)一个叫做杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)的地方,作为一个巨大的撞击盆地,其宽约 45 公里。此前,科学家们已经确定,35 亿年前这个“大坑”存在着三角洲,充满了水。

也就是说,要了解火星,这里是一个不错的切入点。

自然,要达到最终目的,科学仪器是关键——按 NASA 的话说就是,毅力号是“最复杂的机器人地质学家”。

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雷锋网此前曾报道,毅力号有着总重 59 公斤(毅力号探测器重 1026公斤)的 7 台科学仪器:

  • 变焦全景相机 Mastcam-Z:位于桅杆上,不仅能鉴定岩石成分、辅助火星车行进,还能得到高清晰度的全景 3D 立体图像;

  • 火星环境动力学分析仪 MEDA:记录、分析火星的大气温度、湿度、气压、风速、风向、沙尘大小与形态;

  • 制氧仪 MOXIE:从二氧化碳中提取氧气,既要为未来宇航员登陆火星吸氧做准备,还要作为航天器返回地球的燃料来源,从而实现 NASA 的“造氧计划”;

  • X 射线仪 PIXL:利用 X 射线对火星沙粒进行更为精准的分析;

  • 火星地下实验雷达成像仪 RIMFAX:以厘米级分辨率探测火星的地下结构;

  • 紫外光谱仪 SHERLOC:利用紫外激光分析物质,实现扫描可居住环境的目的;

  • 激光超距分析仪 SuperCam:远距离分析岩石、土壤成分。

其实不仅是上述仪器,毅力号总共搭载着 23 台相机,大部分都是彩色相机。

另外,毅力号上也搭载了 2 个麦克风,既能收录火星车登陆火星的声音,火星上的风吹草动也可以捕捉得到,而这也是美国火星探测器首次配备有这样的设计。

Linux 登陆火星

毅力号的计算机控制系统也值得关注。

其计算机系统符合航空工业标准,包括 2 个相同的、互为备份的模块,即 RCE(Rover Compute Element),采用了 IBM PowerPC 750 架构的抗辐射中央处理器 BAE RAD750,其运行速度比勇气号、机遇号所搭载的中央处理器快十倍。

其实跟随着毅力号的,还有一架小型太阳能无人直升机“机智号”(Ingenuity)。

无人机目前被安置在毅力号的腹部位置,重 1.8 公斤,将通过相机跟踪估计速度,实现视觉导航;它配备的是高通骁龙处理器、高通飞行控制面板以及 Linux 飞行控制系统。

此前,JPL 飞行软件工程师 Timothy Canham 向 IEEE Spectrum 表示:

机智号直升机使用的处理器正是高通骁龙 801(雷锋网(公众号:雷锋网)注:这款芯片于 2014 年 2 月 24 日发布,曾用于 2014 年 7 月发布的小米 4)。

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据 CSDN 消息,NASA 已将机智号的 Linux 系统在 GitHub (https://github.com/nasa/fprime)上进行了开源。

对此,一位来自芬兰安全公司 F-Secure 的 mikko 发推:

Mars becomes the second planet that has more computers running Linux than Windows.(火星成为第二个运行 Linux 系统的计算机数量超过 Windows 系统的星球。) 

带 Linux 和小米 4 同款芯片上火星,传回多张彩色照,毅力号如何“改写教科书”?

据了解,在毅力号开始为期 2 年的陨石坑科学调查之前,首先将接受为期数周的测试。

 而对于机智号无人机,工程师和科学家们将在接下来的一两个月里不断测试其速度以及每一个仪器、子系统、子程序。等各项测试完成,无人机才能进行飞行测试阶段——若此举成功,人类探索火星就又多了一个维度,未来无人机可以用作侦察机,甚至能为火星上的宇航员提供运输服务。

带 Linux 和小米 4 同款芯片上火星,传回多张彩色照,毅力号如何“改写教科书”?

回顾人类火星探索史可知,阿联酋、中国、美国于 2020 年窗口期先后发射的「火星三杰」都迈出了瞩目的一步。

NASA 今天在推特上表示:

The Best is Yet to Come.(最好的尚未到来。)

究竟毅力号能否改写教科书,我们拭目以待。

引用来源:

https://www.nasa.gov/press-release/touchdown-nasas-mars-perseverance-rover-safely-lands-on-red-planet

https://mars.nasa.gov/news/8866/nasas-perseverance-rover-sends-sneak-peek-of-mars-landing/

https://www.zhihu.com/question/445142966

https://twitter.com/nasapersevere

https://twitter.com/mikko/status/1362763793042972673

https://mp.weixin.qq.com/s/CjCF3GVmYO-M_BZfo-LOQg

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