火星探测车工作原理

车载计算机

探测车使用的是一台BAE systems公司生产的RAD6000型计算机。其处理器与早期Macintosh计算机使用的老式PowerPC处理器在结构上几乎是完全相同的。从今天的标准来看，这种处理器的速度很慢，只有20兆赫，大约是今天普通台式计算机速度的百分之一。它有128KB的RAM内存，256KB的闪存，以及用于存储启动代码和操作系统的ROM。该机没有磁盘驱动器。

虽然这种计算机速度很慢而且非常昂贵（每台20到30万美元），但是它们有两大优点：

1. 耐辐射，能够抵御火星上的太空辐射。
2. 采用Wind River Systems公司的VxWorks（PDF）实时操作系统，这是一个非常可靠的系统。

这种计算机使探测车的可靠性远远高于普通的台式计算机。这样做的原因是要保证探测车不会出现任何数据丢失或错误的现象。

计算机帮助探测车进行能源管理、图像处理、发动机控制和仪器设备管理。另外还负责导航任务。探测车有3对共6台导航摄像机，每组摄像机得到的立体图像都要交由计算机处理。利用双目视觉算法，计算机能够辨认出视野中不同岩石的大小以及距离。利用这些信息，计算机可以绘制出包含附近所有障碍物的地图，并操纵探测车在移动时避开障碍物。

能源

探测车上装有1.3平方米的高效率太阳能电池板来提供电能。探测车首次展开时，电池板很干净。由于季节的原因，正午时分的太阳辐射非常强烈——以火星上的标准来说。电池板的高峰发电功率大约是140瓦特，也就是每天发电约0.9千瓦时（用这些电能可以维持一盏100瓦的照明灯泡工作9个小时）。换言之，每个火星日当中只有6个小时的太阳光的强度足够支持太阳能电池板工作。

太阳能电池板将产生的电能提供给耗电器件（计算机、发动机、岩石打磨工具以及无线电装置等等）。剩余的电能被储存进两块28伏、10安培小时的锂电池中。

NASA供图 首批探测任务的照片之一，显示了探测车的后着陆板和火星视野

让我们设想地球上的科学家选中了一块岩石，并命令探测车移动到足够近的位置使机械臂够得着目标。对于接下来发生的事，这篇Cornell News文章（2003年12月19日）进行了描述：

由于暴露于太阳、火星大气以及细微的火星尘埃下长达数十亿年，火星岩石上都覆盖了一层风化“外衣”，或称外表层。对此，“勇气号”和“机遇号”探测车携带的科学工具包中包括了岩石打磨工具（RAT）。岩石打磨工具使用一个带有金刚石钻头的自动磨削工具将岩石的风化外层磨掉，露出崭新的表面。

接触到岩石内部的原始部分对于解决以下两个问题是至关重要的：一是了解火星的地质历史；二是解决巴特利所宣称的“重大问题”，即这颗红色行星上是否曾经存在过水或者适合生命生存的环境？

NASA供图