超越机遇号，NASA 毅力号即将创下火星行驶距离新纪录

IT之家 8 月 10 日消息，本周某个时候，NASA 的火星探测车“毅力号”（Perseverance）将创造一项纪录，成为在另一个星球表面行驶距离最远的人造车辆。据IT之家了解，这辆汽车大小的火星车于 2021 年 2 月成功登陆火星，届时它将在火星表面累计行驶超过 45.16 公里（28.06 英里），从而打破此前由“机遇号”（Opportunity）火星车保持的纪录。机遇号于 2018 年与 NASA 失去通信联系。那么，为什么毅力号只用了三分之一左右的时间，就达到了这一创纪录的行驶距离呢？一辆能够自动驾驶的火星车“真正实现这一目标的关键技术，是它的自动导航系统。”NASA 喷气推进实验室（JPL）毅力号项目经理史蒂文 · 李（Steven Lee）在接受采访时表示。与地球上的自动驾驶汽车类似，毅力号搭载了先进的车载摄像头，可以拍摄周围地形。这些图像随后会由车载计算机通过算法进行处理，用于计算最安全的行驶路线。当然，地球上的车辆拥有一些优势，例如清晰的地图、道路标志、车道线等。此外，火星上的“道路”也充满各种危险，包括巨大的岩石和松软的沙坡。不过，至少毅力号不用面对其他车辆和糟糕的驾驶员。9 年前发射、与毅力号高度相似的“好奇号”（Curiosity）火星车，也具备类似的成像能力和算法。但李表示，好奇号搭载的车载计算机落后一代，其中部分芯片技术甚至可以追溯到 20 世纪 90 年代。因此，好奇号只有约 10% 的行驶过程能够实现自主驾驶，因为它的计算能力过慢。在火星运行近 15 年后，好奇号累计行驶距离约为 38.6 公里。相比之下，毅力号约 90% 的行驶距离都是自主完成的，这得益于它搭载了稍微先进一些的“视觉计算单元”（Vision Compute Element）。该系统能够让火星车在车轮转动的同时完成环境感知和计算任务。当然，毅力号的速度并不快，其最大车轮速度约为每小时 150 米。不过，由于毅力号不需要频繁停下来等待地球上的驾驶员发送导航指令，因此它能够最大限度地提升科学探测效率。科学探索领域的明星“这对科学研究帮助非常大。”任务副首席科学家维维安 · 孙（Vivian Sun）表示，“这并不是要低估火星车其他先进能力的重要性，但尤其是自主驾驶能力，让我们的任务范围比过去的探测任务更广。”毅力号的自动驾驶能力与其任务目标形成了很好的配合。好奇号降落在盖尔陨石坑（Gale Crater），并一直缓慢向夏普山（Mount Sharp）上方移动。随着高度不断提升，它更多是在系统性地进行详细测量，行驶速度相对较慢。而毅力号降落在耶泽罗陨石坑（Jezero Crater），这里的科学目标分布更加分散。因此，它能够从一个地点快速移动到另一个地点，并经常提前抵达新的探索区域，让科学家感到惊喜。而这正是一件好事，因为毅力号还有大量工作要完成。在耶泽罗陨石坑，毅力号正在研究太阳系中最古老的一些岩石，其年代甚至超过地球上的大多数岩石，可以追溯到约 40 亿年前。当时，火星正处于“晚期大撞击时期”的后期阶段，大量岩石仍在内行星区域高速飞行。不过，整个太阳系环境已经开始逐渐稳定下来。“这是我们第一次能够在当地直接研究这种地形，这让人非常兴奋。”孙表示。科学家认为，在这一时期，火星上可能存在大型湖泊，甚至可能存在海洋。毅力号正在探索这些古老地貌，以进一步了解当时火星可能存在的地质和环境条件，以及这颗星球是否具备孕育生命的可能。科学家认为，远古火星可能有点类似地球上的莫哈韦沙漠，只不过那里曾经有水流经过。但这一观点目前仍存在争议。而随着毅力号不断收集数据，科学家拥有了更多研究依据。继续行驶，持续探索好奇号已经在火星上持续工作近 15 年，而毅力号团队表示，新一代火星车目前状态也非常良好。好奇号在火星运行几年后，任务团队发现其车轮出现了明显磨损。因此，NASA 对毅力号的车轮进行了重新设计。李表示，目前还没有发现毅力号车轮出现明显磨损迹象。目前唯一较小的担忧，是车轮中的执行器。它们最初只按照行驶 20 公里的寿命标准进行测试，但 NASA 目前正在认证其至少支持行驶 100 公里，甚至更远距离。毅力号使用放射性同位素温差发电机（RTG）提供能源，车上没有推进剂、消耗品或润滑剂。因此，李表示，这辆火星车未来仍有可能继续在火星表面自主行驶多年。