这辆火星车其实在约两个月前就已接近打破该纪录。在第1947个火星日(Sol 1947),“毅力号”距离这一里程碑仅差200米,这段距离它本可以利用其自动导航系统(AutoNav)在一次行驶中完成。
但打破纪录并非团队的当务之急。“毅力号”当时正在探索一片充满科学价值的古老岩层区域,因此它花费数周时间在各个地点之间进行短途移动,以检查裸露的岩石表面。这些调查工作包括磨去岩石薄层并进行近距离详细测量。科学任务完成后,火星车恢复了行程,并很快超越了此前的距离纪录。
“两个月前,(‘毅力号’)距离这一里程碑仅约200米,这是一个单次行驶就能轻松完成的距离……然而,火星车发现自己处于一个极具科学价值的区域,并花时间(调查)了古老的岩石露头。当‘毅力号’最终准备前往新地点时,它顺利打破了纪录。”
NASA如何提升“毅力号”的行驶能力
在火星上行驶超过28英里,要求“毅力号”在测试机器人驾驶新方法的同时克服艰难地形。它穿越密集的巨石场和陡峭山坡的旅程为NASA工程师提供了宝贵经验,帮助他们提升火星车在危险地形中的导航能力。
为了扩展“毅力号”能安全应对的范围,工程师进行了数千次计算机模拟并调整了多项运行限制。火星车现在可以承受高达24度的倾斜,而其保护性底盘下方的最小离地间隙已降至20厘米(约7.9英寸)。
团队还对驾驶系统引入了几项重要改进。更新的制动软件有助于火星车避免与岩石碰撞,其转向电机的电流限制几乎翻了一番。工程师还在其飞行软件中加入了“动态滑移表”,使火星车能更好地预判其车轮在不同表面上的打滑程度。
另一种技术涉及以特定方式横穿斜坡,以帮助车轮稳固地保持在裸露的基岩上。这些改进共同作用,使“毅力号”在继续探索火星时能更有效地应对具有挑战性的地形。
无需GPS即可导航的火星车
火星车最重要的技术进步之一是名为“车载全球定位”(GBLC)的系统。这项技术为“毅力号”提供了一种无需依赖地球指令即可确定其在火星位置的方法。
该系统使用最初安装在“机智号”直升机基站中的高性能商用处理器。通过将从火星表面拍摄的图像与轨道上拍摄的图片进行比对,它可以在行驶结束后计算出火星车的全球坐标位置(就像在没有GPS的世界里拥有了GPS一样)。
独立知晓自身位置是一大优势。这使得“毅力号”能够行驶更远的距离,而无需地球上的控制人员反复确定其位置,从而可能使未来的探索更快、更高效。
然而,这种方法带来了一个工程挑战。与火星车的主飞行计算机不同,这个额外的处理器并非专门设计用于承受火星上强烈的辐射环境。火星大气稀薄且没有全球磁场,使得电子设备暴露在可能干扰其运行的辐射中。
特别是,辐射会导致“瞬态比特翻转”,意外改变存储在计算机内存中的信息,从而可能破坏软件运行。为了解决这个问题,工程师开发了软件保护措施,帮助处理器在恶劣环境下可靠运行。
自主火星探索的下一个前沿
NASA还在研究生成式人工智能如何能让火星车变得更加独立。随着任务涉及更长的行程和日益复杂的操作,团队希望减少规划安全路线所需的时间和资源。
这项技术可以帮助生成长途旅行中许多独立路段的行驶计划,为“毅力号”的AutoNav系统提供导航地形所需的引导。
在行驶了45公里(超过28英里)后,“毅力号”已为工程师提供了在火星地形中导航的丰富经验。这些经验教训正在塑造新技术,这些技术可能会改变机器人探险者在遥远星球上的运作方式。
而且旅程远未结束。随着“毅力号”继续沿着其火星陨石坑边缘向更高处攀登,NASA正为自主探索的下一个重大进步做准备。