探索火星近2000天的好奇宝宝趣事四五桩

本文原作于2018年1月4日



2011年11月,总造价高达25亿美元的好奇号火星实验室由宇宙神V号火箭发射升空。发射时火箭带载荷的总重量超过了530吨。而此刻安卧在火箭头部的好奇号有多重呢?答案是899公斤,还不到1吨。但这已经是目前人类向火星发射的最重的火星车(因为比3任前辈加在一起的总重都要重的多,因此好奇号最终被命名为“火星实验室”,不是简单的“火星车”)。

简单的计算一下就会发现:最终载荷占发射重量的比例大概是0.17%,由此也可以看出深空探索的的艰巨性以及成本的高昂。事实上,在总计25亿美元的成本中,单单好奇号的研发和制造就占到了其中的18亿美元,剩余的资金用来发射和监控的。

在发射后约8个半月,在经历了5.7亿公里的星际旅程后,好奇号终于到达火星。和前任机遇号和勇气号的气囊式弹跳着陆不同,好奇号首次采用了悬吊法着陆。

从火星大气顶端到着陆火星表面,好奇号经历了7分钟。这也被称为好奇号的恐怖七分钟。由于火星和地球间的距离,信号以光速传回地球就需要超过10分钟,因此好奇号的着陆完全是靠着计算机的既定程序完成的。下面的这个视频就是描述这恐怖7分钟的。

由此,这个人类有史以来最先进、最昂贵的火星车开始在这颗红色星球上孤寂的探索了。到今天,设计寿命只有2年的好奇号已经服役超过5年,事实上再过几天就是她着陆火星2000天的日子了。

在这个值得纪念的日子到来之际,让我们再次把目光投向这个在约3亿公里外的“豪车”。我们不谈好奇号的任务目的、设计参数、重大使命,这些随手一搜就是一大把的资料。我们单单说一下关于好奇号的一些有趣的事情吧。

一、落地先刷机

很多手机重度玩家,特别是安卓手机的玩家,拿到新手机之后往往喜欢先“刷机”。也就是把手机的操作系统刷成自己喜爱的版本。

好奇号也是这样的。着陆后的好奇号啥事没干呢,就先默默地把自己的操作系统给彻底刷成了另外一个版本。

这是为啥啊?难道地球版的系统上了火星就要刷成火星版?其实还真差不多。好奇号的主电脑是双套冗余设计的,也就是一套工作,另一台备用。

但是造价这么昂贵的好奇号,她的主电脑性能应该特牛吧。呵呵,其实她的CPU只有0.2GHz,内存只有256兆,闪存只有2G……单看参数,这几乎是上世纪九十年代的计算机配置。现在随便拿出一部智能手机,参数上都要碾压她。即便考虑到2011年时的情况,也不至于这么可怜吧。

事实上这么设计,背后是有原因的。CPU的频率越高,越容易受到电磁波干扰。在太空环境下的各种宇宙射线环境中,能用到超过100MHz,也就是0.1GHz的CPU已经是极大的进步了。而内存和闪存则必须考虑到能耗,因此NASA就选了这么个配置。

但这个闪存确实太小了,起飞时刷入的操作系统主要用于对付着陆时的恐怖七分钟的。再想同时装进供火星表面探索和实验分析用的程序就会发现闪存不够用了。因此必须在落地后将用于着陆的系统删除,重新刷入用于探索的的系统。

二、醒来先玩自拍

好奇号其实是个妹子。NASA一直在用“Her”称呼她。据说这是因为“好奇号”这个名字是华裔妹子马天琪给取的。这个当时6年级的华裔妹子的命名方案可是在几十万个竞争者中脱颖而出,打动了NASA的。

好奇号也确实是妹子的脾气。刷完系统后醒过来,开始探索工作前。用她那造价高昂的相机(其实正式名称是“透镜成像仪”)最初拍的两张照片差不多都算是自拍。这个意思差不多再说——睡醒了,要开始干活啦,美美哒

先拍了自己的脚丫

然后想拍自己的脸,发现手不够长 (允悲),于是只好又拍了自己的影子

其实,好奇号后面还留下了很多真正的自拍。手短不怕啊,这货会把相机安在2米长的采样机械臂上,从各个角度自拍,最后传回地面交给NASA男朋友后期合成为一张张靓丽的自拍照。比如,下面这张NASA放在好奇号主页上的照片就是她的自拍(话说回来,她不自拍也没办法啊,那地方真找不到别人帮拍照啊)

三、“鞋匠”的心机

好奇号有3双鞋——6个直径半米的铝制轮胎。负责这些轮胎设计和制造的是太空推进实验室JPL(Jet Propulsion Laboratory)。由于要求有方法判别记录轮子滚动的圈数,因此需要在轮胎上设计一个特定的花纹标志作为参考。

JPL的工程师们一想,那干脆就印上“JPL”的字样多好,到时候好奇号在火星上一走,JPL、JPL、JPL印的哪哪都是,想想就激动。

结果这个小心机被NASA发现了,果断否决——另外两家承包商波音和洛克希德马丁都没说啥呢,你JPL得瑟个啥。

可是这些“鞋匠”并不死心,于是改了个方案给NASA,并获得通过。是啥呢?新鞋长的这个样子滴:

看起来没啥吧?但是你注意到那些开孔了吗?

换成莫尔斯电码的点划线,还是JPL三个字母……

然后还是印的火星上哪哪都是

鞋匠心机起来也是没谁了

四、我才是真正的“车”

在好奇号到达火星前之前,已经有火星探路者、勇气号、机遇号三位“火星车”前辈在这个星球上“飙”过“车”了。但好奇号不服啊——虽然我来得晚,但按块头算,我才是真正的“车”啊。

好奇号有多大?她体重899公斤,长3米、宽2.7米、高2.2米,还真的就是一部车的大小

那么三位前辈呢?

右边是好奇号,左边是机遇号(也可以说是勇气号,他们是孪生兄弟),中间的是火星探路者。

不说探路者了,就看看机遇号吧。长1.6米,宽2.3米,高1.5米,重170公斤。大小和我们的玉兔月球车差不多。

而且,看图上不知大家发现没有,好奇号是唯一没有太阳能电池的。因为她是第一部核动力的火星车。他带有同位素热源的电池,看过马特达蒙的《火星救援》的同学(对,就是后来在长城和饕餮射箭玩的那个“马,特呆萌”)对这个同位素热源电池应该很熟悉了。有了它就可以摆脱太阳能电池板的束缚。无需再在黑夜中休眠,也不怕火星上极高的PM2.5、PM10常年累月的弄脏了太阳能电池导致效率大降。

五、带了1美分的巨款

好奇号的主要任务就是在火星上四处走走,举着相机咔咔的拍。那么对她拍摄的照片的还原度到底如何,很重要的一点是必须要对这个相机,也就是“透镜成像仪”经常进行颜色和大小的校正。

在好奇号的胸口就有这么一块校正板。上面有标准色块和……咳咳,和一枚1美分的硬币——那个据说是用来校正大小的。其实,校正板上有很多方法可以用来校正大小,用1美分硬币其实是很没有优势的。但NASA这帮二货工程师就是乐意用这个方法。任性一把还不成吗?反正一样可以完成任务。

而且这样做,既可以进行校正,同时也给好奇号带了一笔买路钱。

曾有人说过这么个段子——脑补一下:当身价25亿美元的好奇号被火星人打劫时,她会说——老铁,我这里有从地球上带来的巨款。给你!就放过我吧……

注:图片上为机遇号

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