火星探测车( 三 ) _生活百科

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火星探测车组成恆温箱通过三种不同机制实现保温：（1）工作状态下的各电子模组本身可以产生热量。以计算机为例，它的功率为7瓦，所以产生的热量与一盏7瓦电灯泡相当。（2）计算机可以打开多个功率为1瓦的小型电阻加热器来提升温度。（3）八个放射球（二氧化钸）中的钸原子发生衰变时能产生热量。这些球非常小——只有豌豆大小。小球被防辐射合金包裹着，装在碳纤维盒子中。一旦运载火箭Delta中途炸毁，或者飞船重新返回了大气层，这些盒子能够保证小球不发生核泄漏。车载计算机

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探测车的组件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。从今天的标準来看，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记忆体，256KB的快闪记忆体，以及用于存储启动代码和作业系统的ROM 。该机没有磁碟驱动器。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：耐辐射和能够抵御火星上的太空辐射。採用Wind River Systems公司的VxWorks（PDF）实时作业系统，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。

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显示了探测车的后着陆板和火星视野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，计算机可以绘製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。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，电池板很乾净。由于季节的原因，正午时分的太阳辐射非常强烈——以火星上的标準来说。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。火星探测车的动力装置1970年maxon电动机公司向市场推出了12-32mm直径的电动机系列。那时候，人们对这种技术还并不真正了解，人们虽然可以期待获得较高的效率，但是工业界对于其适用性还不是太相信。但是maxon电动机公司的产品慢慢地底得了市场。由于产品不断地改进，并且不断推出新的驱动装置和驱动系统，maxon电动机公司在世界上渐渐出名。这家瑞士的驱动装置专家最大的挑战是火星探测车。在“ 探路者”(1997年发射)号上就有1台maxon公司的电动机作为行驶和控制用的驱动装置。和探星上着陆的“精神”号和“机会”号火星车上各安装了39 台maxon公司的电动机，用于执行各种不同的任务。探测器本身没有地面站，只是由一个用着陆装置运输到火星上的巡迴车组成。当巡迴车离开了着陆装置之后，着陆装置就没有什幺用了。185kg的火星巡迴车根据火星表面的情况最多一天可以行走100m 。这比“探路者”号火星车的行走距离要大60倍。JuegFen Mayer 对使用的电动机的质量非常有把握，因为这第二次火星探测任务一开始只準备持续90天，而现在“ 精神”号计画已经进行了两年多了。2005年4月美国航空和航天管理局(NASA) 宣布，该计画再延长18个月至2006年9月才结束。机器人探索火星构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？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。仅需两个小时，岩石打磨工具的磨削轮就可以从坚硬的岩石表面磨出一个直径和厚度均为两个5分镍币的圆孔。然后用两把刷子将孔中的岩屑扫乾净，露出新鲜的表面以便近距离观察。之后，照相机和分光计接手工作，透过磨削孔对岩石内部进行仔细的分析。为了让科学家了解岩石可能经历的风化过程，探测车还会纪录岩石打磨工具磨削岩石表层的时候三个马达的温度和实时数据。火星探测车通信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体升级等数据。探测车有三种不同的无线电来负责通信。第一种是低能耗、低速的UHF无线电。这种通讯的连线方式使用低增益、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。