华盛顿特区 - 艾赫巴里通讯社
NASA释放火星自主性：重新利用“机智号”火星直升机的高通骁龙芯片辅助“毅力号”火星车导航
在工程智慧和资源利用方面的一次卓越展示中，美国国家航空航天局（NASA）公布了火星探索领域的一项突破性进展：重新利用已停飞的“机智号”火星直升机上的强大处理器，赋予“毅力号”火星车前所未有的自主导航能力。这项创新的“妙招”将彻底改变火星车在红色星球上的行进方式，使其能够覆盖“潜在无限距离”，并显著扩展其科学任务。
这项增强的核心在于直升机基站（HBS）计算机，它最初是“机智号”直升机的通信枢纽。在“机智号”成功完成72次飞行并于近期停飞后，其HBS便处于闲置状态。NASA喷气推进实验室（JPL）机器人操作首席工程师万迪·维尔玛（Vandi Verma）认识到这一未使用的硬件的巨大潜力，牵头努力重新分配其强大的处理能力。事实证明，HBS内含一块高通骁龙801处理器，这块芯片比“毅力号”火星车的主要导航系统强大得多——据报道快100倍。这款商用级芯片运行着定制的Linux发行版，配备了四个Krait CPU、一个Adreno 330 GPU和一个Hexagon数字信号处理器，拥有2.26GHz的时钟速度、2GB的RAM和32GB的闪存——按火星标准来说，它简直就是一台超级计算机。
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为这款系统级芯片（SoC）开发的新工作负载被称为“火星全球定位”。这个复杂的算法能够快速将火星车导航相机捕捉到的全景图像与车载高分辨率轨道地形图进行比较。其结果是一个异常精确的自我定位系统，类似于为火星车配备了它在火星上的专属GPS。NASA报告称，该算法可以在大约两分钟内将火星车的位置精确到约10英寸（25厘米）以内。这项能力已投入实际应用，并于2月2日和16日成功部署，展示了其对任务的即时影响。
维尔玛解释说：“这有点像给火星车安装了GPS。现在它可以在火星上确定自己的位置。”她强调了这次升级的变革性。“这意味着火星车将能够自主行驶更远的距离，这样我们就能探索更多的行星，获得更多的科学成果。”这项进步解决了以往自主导航方法的一个关键局限，即火星车在长时间行驶后可能会“越来越不确定其确切位置”，有时甚至会偏离35米。这种不确定性常常导致“毅力号”过早停止其旅程，等待来自地球的进一步指令——而这一过程受到长达40分钟的通信延迟和约2 Mbps的有限数据传输速度的阻碍。
实施这项创新解决方案并非没有障碍。将最初为直升机通信设计的HBS计算机集成到火星车的导航系统中，带来了重大的工程挑战。JPL团队开发了严格的检查程序，要求算法在HBS上多次运行，然后由火星车的主计算机之一验证结果。在测试过程中，检测到一个持续的1毫米位置误差。进一步调查发现，处理器1GB内存中约有25位数据受损——虽然只是极小的一部分，但足以引入不准确性。工程师们迅速设计了一个软件解决方案，用于隔离和绕过这些受损的位，确保算法的完整性和精确性。
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这种巧妙地重新利用商业现成（COTS）技术，突显了太空探索领域日益增长的趋势。万迪·维尔玛认为，从开发火星全球定位并将其部署到骁龙处理器上所获得的经验教训，对于未来的任务将是无价的。随着航天器设计师越来越多地利用商业芯片，将现有硬件适应和优化以实现新功能的能力变得至关重要。NASA的远见超越了火星；其科学家们已经将目光投向了月球上的类似挑战，在那里，极端的光照条件和漫长、寒冷的月夜使得精确的定位对于未来的月球着陆器和月球车而言更加关键。火星上的这一大胆举措不仅推动了“毅力号”任务向前发展，也为我们太阳系中更深入、更自主的探索奠定了至关重要的基础。
