美国宇航局的好奇号火星探测器刚刚学会了如何同时处理多项任务
新功能使火星车能够用更少的电池能量进行科学研究。 好奇号登陆火星 13 年后，工程师们正在寻找提高 NASA 火星车生产力的方法。 这款六轮机器人被赋予了更多的自主权和多任务处理能力——这些改进旨在充分利用好奇号的能源，即多任务放射性同位素热电发电机 （MMRTG）。 效率的提高意味着漫游车在继续行驶时拥有充足的动力破译古代火星气候如何变化，将湖泊和河流的世界变成了今天寒冷的沙漠。 好奇号最近进入了一个充满盒子编队的区域。 这些硬化的山脊被认为是数十亿年前由地下水形成的。 这些地层在夏普山（一座 3 英里高（5 公里）高的山峰的这一部分绵延数英里，可能会揭示微生物生命是否可能在火星地下亿万年中生存下来之前，将宜居期进一步延长到地球干涸时。 开展这项侦探工作需要大量的精力。 除了驾驶和伸展机械臂来研究岩石和悬崖边外，好奇号还拥有收音机、相机和 10 种科学仪器，它们都需要电力。 保持电子、机械部件和仪器以最佳状态运行的多个加热器也是如此。 过去的任务，如精神号和机遇号火星车以及洞察号着陆器都依赖于在太阳能电池板上为电池充电，但该技术总是存在无法接收到足够阳光来提供电力的风险。 相反，好奇号及其弟弟毅力号各自使用他们的 MMRTG 核动力源，该核动力源依靠衰变的钚颗粒来产生能量并为火星车的电池充电。 MMRTG 为漫游车的许多科学仪器提供充足的动力，以其使用寿命长而闻名（双航海者号航天器自 1977 年以来一直依赖 RTG）。但随着钚随着时间的推移而衰变，好奇号的电池充电需要更长的时间，每天留给科学的能量更少。 该团队仔细管理火星车的每日功率预算，考虑每个使用电池的设备。 虽然这些组件在发射前都经过了广泛的测试，但它们是复杂系统的一部分，只有在极端的火星环境中多年后才会显露出它们的怪癖。 灰尘、辐射和剧烈的温度波动带来了边缘情况工程师们无法预料到。 “在任务早期，我们更像是谨慎的父母，”美国宇航局南加州喷气推进实验室的雷达尔·拉森说，该实验室建造和运营了这辆火星车。 拉森领导了一组工程师开发了新功能。 “就好像我们十几岁的火星车正在成熟，我们相信它会承担更多的责任。 小时候，你可能一次只做一件事，但当你长大后，你会学会同时处理多项任务。 更高效科学 一般来说，JPL 工程师会向好奇号发送一份任务清单，在漫游车结束一天的小睡充电之前，要完成的任务清单。 2021 年，该团队开始研究是否可以安全地组合两个或三个火星车任务，从而减少好奇号的活动时间。 例如，好奇号的无线电定期向经过的轨道飞行器发送数据和图像，后者将它们转发到地球。 火星车能否在驾驶、移动机械臂或拍摄图像时与轨道飞行器交谈？整合任务可以缩短每天的计划，减少加热器打开和仪器处于即用状态的时间，从而减少能源消耗。 测试表明好奇号可以安全地做到，所有这些现在都已在火星上成功证明。 另一个技巧是让好奇号决定在提前完成任务时小睡。 工程师总是对一天的活动需要多长时间进行估计，以防出现问题。 现在，如果好奇号完成这些提前进行活动，它会早睡。 通过让火星车在小睡时进行管理，可以在第二天的计划之前进行更少的充电。 即使是从单个活动中仅缩短 10 或 20 分钟的动作，随着时间的推移，也会累积起来，从而最大限度地延长 MMRTG 的使用寿命，以便未来进行更多的科学和探索。 里程数 事实上，该团队多年来一直在 Curiosity 上实施其他新功能。 几个机械问题需要一个机械臂的碎石钻收集样品的方式进行了返工，并通过软件更新增强了驾驶能力。 当安装在 Mastcam（好奇号的旋转“头”）上的两台相机之一上的滤色器轮停止转动时，该团队开发了一种解决方法，使他们能够捕捉同样美丽的全景。 JPL 还开发了一种算法来减少好奇号被岩石摧毁的车轮的磨损。 虽然工程师密切关注任何新的损坏，但他们并没有担心：经过 22 英里（35 公里）和广泛的研究，很明显，尽管有一些刺穿，但车轮仍然有多年的行驶时间。 （在最坏的情况下，好奇号可以移除车轮“胎面”的损坏部分，并仍然在其余部分行驶。 这些措施共同发挥了作用，让好奇号一如既往地忙碌。 更多关于好奇号的信息 好奇号由美国宇航局喷气推进实验室建造，该实验室由加州理工学院管理。加利福尼亚州帕萨迪纳。 喷气推进实验室代表美国宇航局位于华盛顿的科学任务局领导这项任务，作为美国宇航局火星探索计划组合的一部分。 圣地亚哥的 Malin Space Science Systems 建造并运营 Mastcam。