NASA意志号直播攻略来了！万字长文详解火星使命

liukang202411小时前166.SU吃瓜709

本文来历：学术头条，作者：学术头条，修改：曹绮桐、刘艺馨、周子嫄，头图来自：视觉我国

美国太平洋时刻 7 月 30 日上午 4：50/美国东部时刻上午 7：50，也便是北京时刻 7 月 30 日（周四）下午 7：50，美国国家航空航天局（NASA）当下最先进的火星勘探车——“意志”号估计将从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地 41 号发射场发射升空。

其使命是寻觅构成于 35 亿年前的火星三角洲 Jezero 火山口上的古代微生物生命痕迹，搜集和存储或许包含外星生命开端依据地质样本，并有朝一日将其带回地球。估计火星着陆时刻为 2021 年 2 月 18 日。

假如错失了 7 月 30 日的榜初次发射机会，在接下来的三周时刻里，即从 7 月 30 日持续到 8 月 15 日，每天都有大约两个小时的发射窗口，只不过每天发射窗口的时刻都在改变。

一、直播攻略

7 月 29 日全天，卡纳维拉尔角和喷气推动试验室的 NASA 专家团队将直播发射倒计时及沟通。直播地址：https://www.youtube.com/nasa

7 月 30 日，太平洋夏令时刻清晨 4 点/美国东部夏令时刻上午 7 点，即北京时刻 7 月 30 日下午 7 点，NASA 将进行发射使命实时报导，直播地址：https://www.youtube.com/nasa

https://twitter.com/nasa

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https://www.twitch.tv/nasa

https://www.dailymotion.com/NASA

http://theta.tv/nasa

发射活动完毕后，使命组成员将举行新闻发布会。直播地址：https://www.youtube.com/nasa

注：时刻表是开端的，随时或许更改。直播活动完毕后，点播录制的视频也将在YouTube和Ustream页面上供给。

二、数据详解

发射总质量（包含火箭、“意志号”火星车和“创始号”火星直升机）：约 117 万磅（53.1 万公斤）

“意志号”火星车勘探器详解

质量：大约 2260 磅（1025 公斤）尺度：长约 10 英尺（不包含机械臂），宽 9 英尺，高 7 英尺（长 3 米，宽 2.7 米，高 2.2 米），机械臂长约 7 英尺（2.1 米）载荷：130 磅（59 公斤），包含 7 台仪器：Mastcam-Z、火星环境动力学剖析仪（MEDA）、火星氧气原位试验资源运用率（MOXIE）、行星 X 射线仪（PIXL）、火星地下试验雷达成像仪（RIMFAX）、扫描可居住环境的曼光谱仪（SHERLOC）和超级相机样本搜集体系：用于样本搜集和外表剖析的钻头，1 个 1.6 英尺（0.5 米长）长的内部样本处理臂和 43 个样本搜集管麦克风：1 个摄像头在超级摄像机上，1 个在月球车旁边面，摄像用于大众观看，以及为随后的火星进入、下降和着陆供给剖析材料此外还有由美国能源部供给的多使命放射性同位素热电发电机（MMRTG），运用钚-238 的天然衰变产生约 110 瓦的安稳电流。当需求暂时逾越 MMRTG 的电力输出水平常，两种锂离子可充电电池能够满意火星车的峰值需求。

“创始号”火星直升机详解

质量： 4.0 磅（1.8 公斤）高度：1.6 英尺（0.49 米）转子体系：两条反向旋转的叶片，直径 4 英尺（1.2 米），转速大约在 2400 rpm机身尺度：0.446 英尺、0.64 英尺、0.535 英尺（13.6 厘米，19.5 厘米,16.3 厘米）；四条支撑架，每条支撑架约 1.26 英尺（0.384 米）长，使直升机在地上上有0.427 英尺（0.13 米）的净空间隔。

相机体系详解

“意志号”将带着 25 台相机前往火星，这是深空探究史上最大规划的一次。

火星车上共 19 台摄像头：9 台工程用（五颜六色）摄像机；3 个用来辅佐火星车的出场、下降、着陆（其间，1 个是是非摄像头，用于地势相对导航，2 个是五颜六色摄像头，用于出场下降着陆，大众视频传达，以及工程改造）；2 个全景摄像机（支撑五颜六色和扩大）；1个超级相机（五颜六色）；2 个拉曼和荧光光谱仪；1 个行星 X 射线仪（是非，有一些五颜六色功用）；1 个火星环境动力学剖析仪（是非）反面 3 个摄像头：五颜六色，用于昂首捕捉下降伞画面下降台上有一个摄像头：五颜六色，从上面俯视月球车2 台独创性相机：1 个五颜六色斜视地势图画和 1 个是非导航

其它数据

登陆火星时刻：暂定于 2021 年 2 月 18 日，美国东部时刻下午 3：30（太平洋规范时刻下午 12:30）着陆地址：Jezero 陨石坑,大约纬度 18 度，经度 77 度光（无线电）从火星到地球的单向时长：2021 年 2 月 18 日时大约为 10.5 分钟使命持续时刻：至少 1 火星年（约地球上的 687 天）能够搜集的样本数量：至少 30 个“创始号”飞翔测验时刻：30 火星天（约地球上的 31 天）火星尺度：大约是地球的一半，可是月球的两倍。火星质量：约地球质量的 10%火星重力：约地球重力的 38%火星轨迹：椭圆轨迹，比地球离太阳远 1.5倍（从太阳到火星均匀约 1.415 亿英里或 2.277 亿公里）1个火星年：地球上的 687 天1个火星日：24 小时 39 分钟火星大气：大约地球外表大气密度的 1%火星温度：外表均匀温度为零下 64 华氏度（零下 53 摄氏度），从极地夜间的零下 199 华氏度（零下 128 摄氏度）到赤道正午间隔太阳最近的 80 华氏度(27 摄氏度)

资金投入数据

美国宇航局现已出资了大约 24 亿美元来制作和发射火星 2020 意志号使命。在履行首要使命期间，着陆和作业“意志号”火星车的费用大约是 3 亿美元。

美国国家航空航天局现已出资了大约 8000 万美元来制作火星直升机，并出资了大约 500 万美元来运营这架直升机。

三、使命详解

火星 2020 使命的要害阶段是发射、巡航、抵达（也称为进入、下降和着陆），以及火星外表操作。

在为期至少一个火星年（约 687 个地球日）的首要使命期间，“意志”号对耶泽洛陨石坑的勘探将处理火星勘探的高度优先科学方针，包含有关火星上生命潜力的要害问题。

火星车的天体生物学使命将搜索古代微生物生命的痕迹，描绘地球的气候和地质特征，并为将来回来地球搜集样本。意志号还将搜集有关应对未来人类火星探险应战的技能知识，并证明其可行性。

作为一项技能演示，一架别出心裁的火星直升机也将贴着意志号火星车的腹部，沿着火星飞翔。

为什么要在这个发射期？

火星离地球十分悠远，是月球与地球间隔的数百倍，现在最先进的勘探器从地球飞到火星，大约需求七八个月。而又因为地球和火星都在环绕太阳作业，两者的相对方位不断改变，所以当它们间隔最近时，即太阳、地球和火星同处一条直线上，此刻发射勘探器愈加“经济”。

地球与火星的这个会集周期是 26 个月，所以每 26 个月会呈现一次“名贵”的火星勘探发射窗口期。

2020 年有短短几周时刻，太阳、地球和火星成一条直线，地球与火星之间的间隔最短，不到 5400 万公里，是火星勘探器发射的最佳机会，假如错失这种状况直到 2022 年才会再次呈现。

在或许的日期范围内挑选发射周期的一个优先事项，是在着陆过程中优先考虑通讯，这种时刻组织的意图是使轨迹飞翔器能够接纳到来自航天器的无线电信号，在其下降大气层和着陆过程中，这样工程师们就能够知道每个阶段产生了什么。

发射

美国联合发射联盟（ULA）Atlas V 541 两级运载火箭将从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军站的41号发射场发射火星 2020 号飞船。运载火箭代号中的数字“541”标明一个 5 米（17 英尺）的短有效载荷整流罩、4 个固体火箭助推器和 1 个单引擎的半人马座上层。飞船高 197 英尺（60 米）。

这将是“阿特拉斯”号火箭第 11 次发射火星，也是继 2005 年美国宇航局火星勘察轨迹器、2011 年“猎奇”号火星勘探器、2013 年“马文”号轨迹飞翔器和 2018 年“洞悉”号着陆器之后，阿特拉斯五号的第五次发射。

在发射后大约 50 至 60 分钟（取决于实践发射时刻），火星 2020 号飞船将与运载火箭别离，单独完结剩下的火星之旅。

运载火箭的要害活动，工作时刻取决于发动日期和时刻

飞船将在发射后 70 到 90 分钟之间开端与地上通讯（相同取决于发射时刻）。通讯时刻的改变是因为每次发射时航天器在地球暗影中的时刻。地球的暗影阻挡了光线抵达航天器的太阳能电池板，太阳能电池板为通讯无线电供给电力。使命操控员不想在飞船处于暗影中时翻开收音机，因为这会在它们无法充电时耗尽电池。

行星际巡航

从地球到火星的飞翔间隔约为 3.09 亿英里（4.97 亿公里），约需 213 天，这便是使命的巡航阶段。

巡航阶段从航天器与运载火箭别离时开端。在巡航期间，“意志”号火星车及其下降渠道被维护在一个被称为“空气外壳”的太空舱内；该外壳连接在一个圆盘状的太阳能巡航渠道上。

在巡航期间，工程师们履行一系列旨在查看航天器子体系和仪器的活动。在这一阶段，他们还进行了前三次“弹道批改机动”。火星飞船抵达意图地的方位，是为飞船规划一个特定的飞翔道路。

因为火箭的某些部分没有像航天器那样完全清洁，火箭开端被指向一条不指向火星的轨迹，以避免意外地将不需求的地球物质运送到这颗赤色星球上。

火星着陆前的终究 45 天是进近阶段，首要会集在导航活动上。在这一阶段方案进行两次弹道批改机动，以便对进入方针进行终究的调整（假如需求）。

进入、下降和着陆

进入、下降和着陆（EDL）阶段开端于航天器抵达火星大气层顶部时，速度约为 12100 英里/小时（19500 公里/小时）。大约 7 分钟后，EDL 完毕，火星车停在火星外表。

大气进入

飞船进入大气层前 10 分钟，脱离巡航阶段。该航天器将运用一种称为“引导进入”的技能操作其下降到火星大气层中，以缩小方针椭圆形状的火星着陆区域的巨细，一起补偿火星大气密度的改变。在制导进入过程中，坐落弹壳反面的小型推动器将调整升力的视点和方向，使航天器能够操控其飞翔间隔。

峰值加热产生在大气进入后约75秒，此刻隔热罩外外表的温度将抵达约 2370 华氏度（约 1300 摄氏度）。

意志号正朝着美国宇航局迄今为止最大的火星登陆应战前行。耶泽洛陨石坑是一个 28 英里宽（45 公里宽）的碰击盆地，有一个风趣的陈旧的三角洲，还有峻峭的山崖边、沙丘、巨砾场和较小的碰击坑。为了保证安全着陆的最大概率，使命增加了新的 EDL 技能，即间隔触发和地势相关导航。

着陆阶段

火星车应该在火星下午着陆——大约是当地均匀太阳时下午 3：45（详细时刻取决于实践发射日）。不久之后，火星车的核算机从进入、下降和着陆形式切换到地上形式。这发动了在赤色行星外表的榜首个火星日自主活动。

火星的一天，是 24 小时 39 分 35.244 秒。（意志号团队成员倾向于在火星白日作业，而不是地球日，因为火星车将在火星白日作业，而在火星之夜“睡觉”）意志号火星车的方案运用寿命为火星外表一年。

初检

“意志”号的团队将在前 90 个 sol（火星日）上对勘探器的悉数部件和科学仪器进行测验。这段“查看”期保证了包含团队在内的悉数准备就绪，能够进行地上作业。关于这 90 个 sol，操作团队将致力于火星时刻，这意味着他们将把时钟设置为火星日（比地球日长约 40 分钟）。这使他们能够快速呼应周游者在其作业日中遇到的任何问题，并保证修订后的阐明已准备好用于下一个 sol。

在火星时刻上作业也意味着团队成员每天将开端时刻推延 40 分钟。终究，团队成员将在深夜醒来开端轮班。

在调试的前 16 个 sol 中，意志号将：

打开桅杆和高增益天线；

开端对着陆点进行成像；

晋级月球车飞翔软件；

对悉数仪器进行健康查看；

扮演“健美操”，松开手臂，测验它的动作；

进行短间隔驾驭测验；

把肚盘放在周游车下面，这样能够在着陆时维护直升机；

整个调试阶段在着陆后大约30个sol完毕，这取决于活动进行得怎么。

直升机飞翔试验

在这段时刻内，意志号需求找到一块平整的区域，来作为“才智”号火星直升机的停机坪。火星车将在这一区域的中心布置独创性，并驾驭一段安全间隔。作为技能演示的一部分，直升机团队将有多达 30 架sol 在火星上进行一系列飞翔试验。

地上作战

在这些试验直升机飞翔完毕后，意志号将开端其外表操作阶段，到时该小组将履行其大志壮志的科学使命：寻觅古代微生物生命的痕迹，描绘火星的气候和地质特征，并搜集精心挑选和记载在案的样本，以备将来重返地球。关于意志的科学方针的更多信息，请参阅本新闻包的科学部分。

在为期一年的火星使命期间，火星车的活动将受到约束，例如 2021 年 9 月，太阳在火星和地球之间呈现，搅扰了两个行星之间的传输，这将导致火星车的活动受到约束。为了在现有的时刻内最大极限地进行科学研讨，使命小组提早方案了行动方案，并在科学家研讨数据时增加了应对新发现的灵活性。

四、关于意志号火星车

“意志号”勘探车是在美国宇航局在南加州的喷气推动试验室制作的，里边装载了先进的科学仪器、用于着陆的超强核算才干和其他新研制的体系。到现在，“意志”号是美国宇航局制作的最大、最重的火星勘探器。

“意志号”之意志精力事实上，意志号相关的概念研讨和前期技能作业早在 10 年前就开端了。

登陆另一颗行星、寻觅古代生命的痕迹、搜集样本，每一项使命都将十分困难。这些应战正是美国宇航局在“为火星车命名”比赛中从 28000 个候选姓名中挑选“意志”这个姓名的原因。特别是在冠状病毒大流行期间，发动前的几个月需求创造性地处理团队协作问题。

正如弗吉尼亚州伯克布拉多克湖中学（Lake Braddock Secondary School）的亚历克斯马瑟（Alex Mather）在获奖文章中所写的那样，“咱们是一种探究者，在通往火星的路上，咱们将遭受许多波折。但是，咱们能够坚持下去。咱们，不是作为一个国家，而是作为人类，不会抛弃。”

2. 树立在前浪们的阅历之上

美国宇航局在火星上的榜首个勘探车叫索杰纳，只要一个微波炉巨细。1997 年索杰纳号火星车进行了人类前史上榜初次在火星外表和地球体系以外的巡视勘探。

之后的火星勘探车，勇气号和机会号，都是高尔夫球车的巨细，在 2004 年着陆后，他们发现了火星在变成冰冻沙漠之前曾有水存在的依据。

和轿车差不多巨细的猎奇号勘探器于 2012 年登录火星。猎奇号发现，它的着陆点盖尔陨石坑（Gale Crater）在数十亿年前曾是一个湖泊，那里的环境或许曾支撑过微生物生命。

所以，意志号的方针便是迈出下一步，寻求答复天体生物学的一个要害问题：火星上是否有曩昔微生物生命的潜在痕迹，或生命特征?

3. 将在极有或许发现生命存在痕迹的当地着陆

杰洛陨石坑是一个 28 英里宽（45 公里宽）的陨石坑，坐落 Isidis Planitia 的西部边际，火星赤道以北，是一个巨大的碰击盆地。而科学家估测，在悠远的曩昔，这个陨石坑或许是一个绿地。

在 30 亿到 40 亿年前，那里有一条河流流入一个像太浩湖那么大的水体，沉积着富含碳酸盐矿藏和粘土的沉积物。“意志号”科研小组以为，这个陈旧的河流三角洲或许积累并保存了有机分子和其他潜在的微生物生命痕迹。

4. 搜集关于火星地质和气候的重要数据

火星轨迹飞翔器一直在杰洛陨石坑上方约 200 英里（322 公里）处搜集图画和数据，但要想在火星外表找到古代生命的痕迹，还需求更近间隔的调查。

所以就需求流浪者般的意志，前往了解火星曩昔的气候条件，解读火星岩石中埋藏的地质前史。这一使命将使科学家对火星在悠远的曩昔是什么姿态有更丰厚的了解，研讨这颗赤色星球的地质和气候，也能让咱们了解为什么地球和火星——它们由相同的原始物质构成——终究却会如此不同。

5. 往复火星之旅的榜首步

对火星上远古生命的验证需求许多的依据。而“意志号”是榜首个将样本贮存体系带到火星的周游者，该体系将为未来的使命带回有希望的样本。

与“猎奇号”钻头所做的不同，“意志号”的钻头将切割出一块粉笔巨细的完好岩心，并将它们放入样管中。美国宇航局和欧洲航天局正在方案一项火星样本回来使命，在地球上检测这些样本将会供给更多关于它们的信息。

6. 为未来人类的月球和火星使命指明前路

在火星 2020“意志号”使命中，将有利于人类探究的未来技能，包含火星车的地势相对导航体系。作为着陆体系的一部分，地势相对导航是意志能够探究像杰洛陨石坑这样风趣的当地的首要原因。

它将使周游者能够快速自主地了解其在火星外表的方位，并在下降过程中调整其轨迹。这项技能将能够为机器人和宇航员登陆月球的使命供给名贵的协助，而且是未来机器人和宇航员探究火星的必要条件。

工程师们还为意志号开发了比其他任何火星车更强壮的主动驾驭智能，使它在一天的作业中能够掩盖更多的地上，而无需等候地球上的工程师发送指令。这种才干（得益于晋级的传感器、核算机和算法）将使其他航天器更有效地探究月球、火星和其他天体。

7. 每一个人的火星之旅

火星 2020“意志号”使命带着的相机数量逾越了前史上任何一次星际使命。“意志号”上有 19 个摄像头，能够拍照到令人惊叹的细节。与之前的火星使命相同，火星 2020“意志号”使命方案在其网站上供给原始和处理过的图画。

本着大众参加的精力，“意志号”火星车还带着了一个电化镀板，上面用莫尔斯电码写着“Explore as one”，还有三个硅芯片，上面有大约 1090 万人的姓名，他们报名参加了意志号的火星之旅。

五、关于“创始号”直升机

莱特兄弟发明晰榜首个在咱们的国际上完结动力和操控飞翔的飞翔器，而“创始号”直升机研制团队希望他们的直升机将作为榜首个在另一个国际飞翔的飞翔器。这款火星直升机只要 4 磅（1.8 公斤）重，但它单薄的身体却承载着勃勃大志。

1. 独立的试验性飞翔测验

“创始号”是所谓的技能演示，一个企图在有限范围内初次测验一种新才干的项目。

“创始号”特征首要表现在，四个特制的碳纤维螺旋桨摆放成两个 4 英尺（1.2 米长）反向旋转的转子，转速大约 2400 转——大约是规范的地球直升机转速的8倍。

此外，在太阳能电池、航空电子、传感器、通讯和算法方面具有多项立异。但一起，它的许多其他部件都是商用的，比方来自智能手机范畴的现成部件，包含两个摄像头、一个惯性丈量单元（丈量移动）、一个高度计（丈量高度）、一个歪斜仪（丈量歪斜视点）和核算机处理器。

当然，这架直升机不带着科学仪器，是与火星 2020 意志号使命别离的飞翔试验。

2. 榜首架在另一个星球上飞翔的飞机

火星的温度现已逾越了刺骨的冰冷，杰洛陨石坑的夜晚冷到零下 130 华氏度（零下 90 摄氏度）。这样的温度将会抵达现成零件的规划极限。在地球上进行的温度测验标明，它们应该能依照规划作业，但该团队期待在火星上进行实在的测验。“创始号”抵达火星的榜首个方针便是榜初次在火星冰冷的夜晚持续正常作业。

火星的大气淡薄，密度只要地球大气的1%。因为火星大气的密度要小得多，所以“创始号”被规划得很轻，它的旋翼叶片则要大得多，旋转速度也比地球上的直升机要快得多。

不过，火星也给了直升机一点协助：火星的重力只要地球的三分之一。这意味着在给定的自旋速率下，能够提高略微多一点的质量。

此外，推迟则是在星际间与航天器通讯的固有应战，这意味着喷气推动试验室的飞翔操控器将无法经过操作杆操控直升机。因而，“创始号”有必要自主飞翔。飞翔指令将提早发送，飞翔的工程数据将在飞翔完结后回来地球。

“创始号”将经过火星车进行通讯，然后火星车与轨迹飞翔器进行通讯，轨迹飞翔器又与地球进行通讯。

3. 高明的工程技能

人类阅历了许多测验和过错才弄理解怎么在地球上驾驭飞机或直升机。经过五年多的小心谨慎的尽力， “创始号”的工程师们总算能够证明，制作出满足轻的东西，且能够在火星淡薄的大气层中产生满足的升力，是或许的。

2014 年，他们运用喷气推动试验室的一个特别空间模仿室初次展现了一架直升机能够在火星淡薄的大气中起飞。2016 年，完结了以可控的办法飞翔，并在 2018 年 1 月规划了一架具有火星所需悉数功用的直升机测验模型。2019 年 1 月，该团队完结了直升机的试飞。

4.“创始号”的姓名

来自阿拉巴马州诺斯波特的 Vaneeza Rupani 开端为火星 2020 号火星车命名“创始号”，但美国宇航局官员以为，考虑到团队在完结使命时所运用的创造性思维，这个姓名很合适直升机。

“尽力战胜星际游览应战的人们的聪明才智，让咱们悉数人都能体验到太空探究的奇观。”Rupani 写道，“创造力是让人们完结令人惊叹的工作的东西。”

鲁帕尼还赞赏了火星车和直升机在太空探究范畴的共同尽力：“这不只是是决计的产品，它们是人类意志和创造力的结合。”

5.成功的榜首步

考虑到“创始号”需求完结的悉数创始式使命，该团队还有一长串方案需求实施，里程碑的时刻包含:

在卡纳维拉尔角成功发射，巡航和着陆火星；从“意志号”火星车的引擎导流板安全下降到地上；在火星极冷的夜晚主动保持温度；用太阳能板主动充电；

终究，假如“创始号”的榜初次飞翔成功，直升机团队将在火星 30 天（地球 31 天）的时刻内再进行 4 次试飞。

6. 未来的火星探究将向航空方向开展

“创始号”的意图是展现在火星大气中飞翔所需的技能。假如成功，这些技能或许会使其他先进的机器人飞翔器成为或许，这些飞翔器或许会被包含在未来的机器人和人类火星使命中。

未来直升机在火星上的或许用处包含: 供给一种共同的视角，这是咱们现在高空的轨迹飞翔器或地上上的火星车和着陆器无法供给的; 为机器人或人类供给高清图画和侦查; 以及进入火星车难以抵达的区域。

而且未来的直升机乃至能够协助将轻型但至关重要的有效载荷从一个地址运送到另一个地址。

六、意志号的专用核算机

意志号比 NASA 的前四辆火星车都具有更大自主性，其规划被 NASA 喷气推动试验室的机器人体系工程师 Philip Twu 称为“火星主动驾驭轿车”。

与地球上的人相同，意志号运用一系列将数据反应给机器视觉算法的传感器进行导航。从 1997 年开端，即便陆地主动驾驭轿车装备了最好的核算机，其首要核算机的速度与高端个人电脑仍差不多。意志号的狭小大脑能够处理悉数的主动驾驭，是因为 NASA 安装了第二台核算机，其作用类似于机器人驱动程序。

就像地球上的主动驾驭轿车相同，意志号将运用一系列传感器将数据输入机器视觉算法中进行导航

在此前的火星周游车上，导航软件有必要与悉数其他体系同享有限的核算资源。因而，为了从一个点抵达另一个点，需求先拍照一张相片了解周围环境，稍作驾驭，再停下来几分钟找出下一步的道路。但因为意志号能够将许多视觉导航流程转移到专用核算机上，因而无需采纳这种“走走停停”的办法进行火星勘探。取而代之的是，它的主核算机能够弄清楚怎么持之以恒地抵达方针方位，而机器视觉核算机能够保证其在途中不会遇到任何困难。

七、意志号的机器视觉算法

自主行进关于完结意志号的使命至关重要。地球与火星之间的间隔能够使无线电信号以光速传达长达 22 分钟以进行单程游览。长期的推迟将使其无法实时操控周游车，且等候近一个小时的指令在火星与地球之间进行往复游览也很不实践。

意志号有一个紧凑的时刻表，它需求从一架小型直升机上飞下来进行飞翔测验，然后搜集数十个岩石样本并在地上找到能够寄存的当地。假如意志号需求在一年中完结悉数使命，它有必要能够独立进行导航决议计划。

地上主动驾驭车辆一般运用激光确认物体方位以及与物体的间隔，但激光雷达体系体积巨大，耗能高且容易产生机械故障。因而，意志号将运用立体视觉和视觉测距法确认火星上的方位。立体视觉结合了来自“左摄像机”和“右摄像机”的两幅图画，以创立周游车周围的3D图片，而视觉测距软件及时剖析别离的图画，预估周游车已移动了多远。

“咱们忧虑激光雷达在太空飞翔中的机械可靠性。”美国宇航局喷气推动试验室高档研讨科学家兼核算机视觉小组主管 Larry Matthies 说。“几十年前，当激光雷达还不老练时，咱们就开端在喷气推动试验室运用立体视觉进行 3D 感知，作用还不错。”

Matthies 已协助火星上的每辆周游车树立视觉导航体系。除了 NASA 初次在火星上行进的“旅居者”号（Sojourner）以外，其悉数移动周游车都将立体视觉与视觉测距法结合运用。但意志号异乎寻常的当地在于，它有专用硬件和一套新颖的机器视觉算法。

八、技能应战与处理方案

意志号的新式数字眼镜能更快地自主导航周围环境，因而有更多时刻专心于首要科学方针。但意志号仍需求一整天时刻才干抵达树懒在一小时内能够掩盖的相同间隔。悉数火星周游车一天中的最长行进间隔为 219 米，意志号每天能够行进 200 米左右，因而均匀而言，意志号已抵达或逾越此前的火星周游车行进记载。

因为火星没有磁场与稠密的大气层，无法屏蔽来自太阳带电粒子的腐蚀，这些粒子会对核算机上形成严重破坏。它们会导致晶体管在不该有的状况下导通或关断，而且假如累积满足多的这些过错，将会导致核算机溃散，乃至丢掉名贵的数据形成整个使命失利。因而NASA工程师会尽悉数尽力避免事端产生。

现在有许多技能能够使核算机不受辐射搅扰。例如，能够增加其他难以导通和关断的晶体管。赛灵思公司（Xilinx）的空间体系架构师 Minal Sawant 为意志号规划并制作了机器视觉芯片。依据赛灵思公司进行的资历测验，该芯片每年不产生逾越两次的翻转过错，即离子导致存储在存储器中的信息量从一变为零。

但维护处理器免受辐射会危害其功能。这与处理器的规划有关，也与测验组件的抗辐射才干花费很长期相关。

NASA 2020 火星使命团队

Matthies 说：“即便硬件是完美的，算法也总是会犯过错。在核算机视觉中，存在离群值导致算法犯错。因而，咱们有必要压倒这种或许性。”离群值或许包含周游车看不到物体或将其误以为其他物体的状况。处理此问题的一种办法是从其他传感器获取周游车的导航体系数据，让它不只是依托视野来绕行。例如，陀螺仪和加速度计就能够协助周游车了解火星外表的斜度和粗糙度。

Twu 说：“体系越杂乱，能够做出的决议计划类型就越多。这需求保证现已涵盖了周游车或许遇到的悉数或许状况，经过进行屡次实践着手测验能发现算法中的不足之处。”

在巨大沙箱中摆放巨石的办法有许多种。意志号导航算法的大多数测验都在虚拟仿真中进行。经过在软件上投进悉数或许场景，了解其在不同状况下的功能。尽管场景周围大多仍是混合（虚拟）岩石，但能够建模的景象类型和场景并没有实在约束。Twu 称，对视觉算法进行全面测验，加上周游车引进的悉数传感器数据，将使意志号比其他任何火星周游车更自若地在困难地势上导航。

即便是最完美的模仿，与实在物体比较也显得较为苍白。下一年2月，意志号下降在火星上时，将承受更严厉的测验。

假如悉数顺利，它所描绘的途径将引导咱们找到地球以外生命存在的依据。

北京时刻 7 月 30 日下午 7 点半，作为继天问一号火星勘探使命发射之后的 2020 火星年重磅大戏，咱们拭目而待。

直播地址：https://www.youtube.com/nasa

意志号，奥利给！

材料来历：

https://mars.nasa.gov/mars2020/timeline/launch/https://mars.nasa.gov/mars2020/timeline/launch/watch-online/https://www.jpl.nasa.gov/news/press_kits/mars_2020/launch/quick_facts/https://www.jpl.nasa.gov/news/press_kits/mars_2020/launch/https://www.wired.com/story/how-nasa-built-a-self-driving-car-for-its-next-mars-mission/https://www.nature.com/articles/d41586-020-02185-9https://www.theverge.com/2020/7/28/21307109/nasa-mars-rover-perseverance-launch-date-alien-life

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/aerospace/robotic-exploration/ai-seeks-et-machine-learning-life-solar-system

本文来历：学术头条，作者：学术头条，修改：曹绮桐、刘艺馨、周子嫄

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