8月6日，美國“好奇”號火星車在火星蓋爾隕石坑中心山脈的山腳下成功著陸。“好奇”號項目是迄今最昂貴的火星探測活動，旨在探索火星過去及現在是否有適宜生命存在的環境。8月29日，美國宇航局宣佈，“好奇”號已從“佈雷德伯裡著陸點”附近出發，正式開始向400米外的首個科研目的地前進。西門子負責“好奇”號軟件設計任務。近日，在美國宇航局授權之下，西門子大中華區售前技術總監方志剛揭開瞭有關“好奇”號的一些秘密。
模擬圖顯示空中起重機將“好奇”號火星車輕輕放到火星表面。
美國宇航局工作人員在測試“好奇”號火星車的性能。
■ 揭秘1
“好奇”號速度如何從每小時2萬公裡降至零？
降落傘起重機助減速
整個“好奇”號火星車系統重達3893公斤，其中，探測器（又稱“好奇”號火星車）重達899公斤，堪稱是有史以來最大的探測器。它無法像其他更小的探測器一樣憑借氣囊登陸。
所有技術難點都集中在火星車系統穿越火星大氣層到登陸火星的7分鐘。這個登陸過程被工程師們稱作“7分鐘驚魂”。在這7分鐘內，所有設備和程序必須有精確的順序、編程和設計。一切都由計算機獨立完成。
火星大氣層比地球要薄100倍，火星車系統穿過這層薄薄的大氣時，必須將速度從每小時2萬公裡降至零。要實現足夠的減速，就必須采取特殊措施。
為此，工程師們打造出迄今為止體積最大，強度最高的超音速降落傘。該降落傘本身隻有45公斤重，但卻承受瞭近3萬公斤的力。降落傘在距離火星表面11公裡時打開，瞬間為火星車系統提供瞭9倍重力的加速度減速。
與此同時，降落傘上的雷達必須在適當時機測量到登陸所需的適當高度和速度。然而，為抵擋接近太陽熱度而設的防熱罩卻像一個巨大的鏡頭蓋遮蓋瞭導航雷達的視野，因此，必須將防熱罩脫離。
即使有瞭龐大的降落傘，火星車系統也隻能將速度減至每小時300多公裡。為瞭進一步減速，工程師們發出指令，迫使降落傘脫離，並啟動減速火箭。
倘若在太靠近火星地面的高度啟動減速火箭，則肯定會揚起大量煙塵，損害火星車系統。為此，工程師們設計瞭“前所未有”的新設備：空中起重機。
方志剛介紹說，空中起重機是整套系統中最具創意、最精彩的部分。空中起重機用一根6米長的纜繩吊著“好奇”號火星車，懸停在約離地面20米處，隨後將“好奇”號火星車輕輕地放在火星上，然後切斷纜繩，迅速飛走，以免砸到火星車。
■ 揭秘2
如何保證“好奇”號各部件協同工作？
計算機代碼“顯身手”
整個“好奇”號火星車系統含有六大部件。它們需要協同整合。在全部自動化過程中，不能出現一絲差錯，對於失誤完全是“零容忍”。即使“好奇”號火星車成功留在瞭火星上，但其帶有的復雜機械臂等設備，在接下來兩年的工作中，得保持完美協作，避免相互碰撞。
整個系統的整合，一共使用瞭50萬行計算機代碼，令其可以在極端的火星環境下全自動地進行工作。
之前的火星探測計劃僅有40%獲得成功。美國宇航局第一輛登陸火星的探測器，登陸後10分鐘便失去瞭同地球的聯系。
為瞭最後在火星上的實戰成功，工程師們得讓“好奇”號在地球上進行多次模擬演練。不過，由於地球上有重力，與火星的輻射程度也不同，這使得地球上無法完全重現火星環境。由此，隻能以3D仿真模擬火星的重力場、太陽輻射等環境因素。
西門子工業自動化事業部航天、國防與海洋業務總經理蒂姆·尼古拉斯對媒體表示，雖然“好奇”號火星車登陸火星僅僅用瞭不到幾分鐘的時間，但美國宇航局從10年前就開始計劃這一刻。
■ 揭秘3
如何測火星車行駛距離？
輪胎借用莫爾斯密碼
據美國宇航局工程師透露，“好奇”號火星車車輪軌跡上，帶有一種特殊的莫爾斯密碼。
8月22日，六輪驅動的“好奇”號火星車開始瞭其登陸火星表面兩周後的第一次試行駛。借助來自地球的指揮，“好奇”號火星車先向前行駛瞭4.5米，接著右轉，隨後後退瞭2.5米，保持在登陸地點偏左的位置。
噴氣推進實驗室的設計者馬修·海維利向媒體介紹稱，行駛軌道大致呈圓圈狀。這個軌道有著一定的模式，可以轉化為特定的編碼顯示，翻譯成英文後，它是負責火星車的噴氣推進實驗室的名字縮寫。
據介紹，這個轉化過程，借助瞭地球上常用的莫爾斯編碼方式。工程師有意在火星車的輪胎上安裝一些小孔，這就使得最終輪胎在火星表面留下獨特的花紋標記。它相當於汽車的裡程計，可在火星表面缺乏明顯地標的情況下，令火星車可以觀察輪胎軌跡，測量行駛距離。
■ 揭秘4
“好奇”號上全是高精尖設備嗎？
紀念幣用來校準攝像頭
“好奇”號上，雖然帶有大量最前沿的高精尖設備，但也有很多技術含量不是很高的物件。
例如一個測量太陽位置的日晷。日晷是人類在千年以前便發明的技術。這個日晷還可以對帶有紅、藍、黃、綠四色的3D彩色主攝像頭進行校準，而當“好奇”號火星車任務結束後，這個日晷將作為紀念物留在火星上，其底盤一側刻著“致火星，致探索”的字樣，另一側刻著“火星2012”，空白處還刻著16種語言的“火星”一詞。
這個日晷的底盤上還刻著一段話：“幾千年來，火星都激發著我們的想象。首先，我們視火星為一個飄零的星球，將戰爭從神的世界帶到人間。最近幾個世紀中，太空望遠鏡中發現的這個行星不斷變化的表面，讓我們想到，火星和地球的氣候有類似之處……”
工程師們還在“好奇”號火星車上安裝瞭一枚“幸運幣”，以便對攝像頭進行校準。這是一枚1909年首次制造出的、紀念林肯總統的林肯幣。
Orignal From: 好奇嗎？好奇號火星車揭秘
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