戴上放大镜看 “好奇号”

8 月 6 日，经过八个月的飞行 “好奇号” 终于登陆火星，它将在那里待一年的时间，采集火星土壤样本和岩心，对火星过去和现在的有机化合物和环境条件进行分析。

到底 “好奇号” 是一个怎么样的火星探测车呢？ExtremeTech 带来了一篇详细解析：

“好奇号” 长宽高为 3 x 2.8 x 2.1 米，重量 899 千克，对于火星探测车而言，它的身材可谓 “重量级选手”。之前在火星上传回大量图片的 “勇气号” 和 “机遇号”，其长宽高为 1.6 x 2.3 x 1.5 米，重量仅为 180 千克。

不仅如此，“好奇号” 的计算能力也得到了提高。它采用英国 BAE Systems 所生产的单板计算机 RAD750。所谓单板计算机，就是在一个主板上构建一台功能完整的计算机，具备 CPU、RAM、输入/输出等功能。RAD750 所搭载的 CPU 运行频率为 200 MHz；内存大小为 256MB，还搭载了容量为 2GB 的闪存。

RAD750 所搭载的 CPU 型号是 IBM PowerPC 750，苹果曾经在不同的电脑产品上采用这款 CPU，包括 PowerBook G3、iMac G3、Power Macintosh G3，运行频率 233 MHz 到 700 MHz 之间，也就是说 “好奇号” 的性能与一台 iMac G3 差不多。

看上去 RAD750 性能不高，但对于历代火星探测车所搭载的单板计算机而言，它的性能已经相当不错——“勇气号” 和 “机遇号” 所采用的 RAD6000，CPU 运行频率仅为 20 MHz，执行性能为 35 MIPS（每秒百万指令，数值越高越好），而 BAD750 的执行性能可以达到 400 MIPS。

“好奇号” 所采用的操作系统是 VxWorks，一个已经有 27 年历史，久经考验的嵌入式操作系统。它由 Wind River Systems 开发，被大量部署于嵌入式设备中，包括汽车品牌宝马的智能驾驶控制系统 iDrive，武装直升机 “长弓” 阿帕奇、以及苹果的 Wi-Fi 基站 Apple Airport Extreme 等等。第一台火星探测车 “索杰纳（Sojourner）号” 以及之后的 “勇气号”、“机遇号”，也采用了 VxWorks 操作系统，NASA 的选择不令人意外。

为完成科学探索任务，“好奇号” 身上装有 10 台科学仪器以及 17 部相机，每部相机都配备 1600 x 1200（200 万像素）的 CCD 传感器，Mastcam 是其中一部相机。它由两个并排的相机组成，能拍摄高分辨率真彩色照片、以 10 fps 的速率拍摄 720p 高清视频——我们可以更好地欣领略火星风光。

Mastcam 的外形

图为 NASA 测试桅杆相机远距离成像的精度

而对于科学任务而言，ChemCam 激光分解光谱仪更为重要，它将发射激光轰击在岩石的表面上，将少量岩石蒸发成气态物质，然后通过光谱分析仪捕捉和分析气态物质所发出的闪光，从而检测火星岩石的成分。ChemCam 最大 “作战半径” 为 25 英尺（约为 8 米）。

图为 ChemCam 的外形

图为 NASA 解释 ChemCam 的工作原理

从火星发送信号到地球，耗时 14 分 6 秒。“好奇号” 可以直接与地球通讯，也可以与火星勘测轨道飞行器以及奥德赛号通讯，通过它们将资料发回地球，因为后两者拥有功率更强、体积也更大的天线。反应在通讯速度上，“好奇号” 与地球直接通讯时，速率为 32 kbit/s，而通过火星勘测轨道飞行器或奥德赛号与地球通讯时，速率可分别达到 2Mbit/s 和 256 kbit/s。