这些重大问题的解决很可能要依靠一台很小的仪器:这种岩石打磨工具的重量只有0.68公斤,消耗的功率(仅30瓦)还不及大多数的电灯泡。其尺寸与一个可乐罐的大小相当。
岩石打磨工具位于探测车机械臂的前端(或称“手部”),同在那里的还有其他分析岩石的科学仪器、一台显微照相机、Mössbauer质谱仪和阿尔法粒子及X射线分光计。机械臂和人的上肢一样也具有肩关节、肘关节和腕关节,所以非常灵敏。工作时,岩石打磨工具被机械臂压在岩石的表面。
探测车收集到的数据还需要传回地球。所谓的数据包括照片、光谱信息和系统状态信息等等。另外,地面上的科学家和工程师们也需要向探测车传送指令和软件升级等数据。探测车有三种不同的无线电来负责通信。
![]() NASA供图 您能看到此图中探测车的三条天线:超高频(UHF)天线,低增益天线和高增益天线。 |
第一种是低能耗、低速的UHF无线电。这种通讯的连接方式使用低增益、全方向的天线。该天线不需要任何定向,能以较低的数据率把数据传回地球或传给人造卫星。这是一种“万不得已”时的通讯方式。
第二种是高速UHF无线电,负责和两颗已运行在火星轨道的卫星进行通讯——“火星奥德赛”和“火星全球勘测者”卫星。当一颗卫星出现在探测车上空时,探测车会把数据快速注入卫星,持续的时间大概为8分钟(每次卫星通过时)。探测车能以每秒128Kbit的速度发送数据,使用的无线电功率为15瓦。接着,当地球出现在卫星视野中时,卫星利用2.5米长的天线和100瓦功率的无线电设备再将数据传回地球。这就是大部分照片数据返回地球的方式。每天通过这些通道传回地球的数据可达10MB。
![]() NASA供图 火星表面上的“勇气号”的俯视图 |
最后是探测车上直径0.3米的定向(高增益)天线。当地球出现在探测车视野范围内时,探测车天线能追踪到地球并实现与地球上的科学家和工程师的直接通讯。由于地球与火星之间距离为3.22亿公里,所以通讯时会有20分钟的往返延时。探测车使用40瓦的无线电,每分钟只能传递12Kbit的数据。因为这是一种直接连接,所以NASA用它来向探测车发送指令和接收重要数据。然而,由于行星的排列以及无线电所需能量等原因,这种连接在一天当中的可用时间只有3个小时。通常在一天当中,每台探测车会向地球发送照片、仪器数据和状态数据。科学家根据当天及前一天的数据来做出相应的决策。然后科学家借助高增益天线,透过3个小时的直接通讯窗口,将指令发送给探测车。在接下来的20个小时内,探测车自行工作,包括执行指令并将数据传给上空的两颗卫星。探测车的指令可能是命令它前往一块新的岩石、磨削岩石、分析岩石、拍摄照片或者使用其他仪器搜集数据。
![]() NASA供图 探测车正在工作(假想图) |
在为期大约90天的时间内探测车和科学家们都将重复这样的工作模式。之后,探测车的能量开始衰竭。同时,火星和地球的距离将会越来越远,给通讯带来更大的困难。最后,当探测车没有足够能量或者距离太远导致无法通讯的时候,探测任务便宣告结束。