翻山越嶺的“蝸牛”

“好奇”號火星探測器于2011年11月發射，長途跋涉8個多月后于2012年8月6日在火星成功著陸。這是美國發射的第四個火星探測器，也代表了當今最前沿的外空探測技術。

那么，這個大小不如一輛迷你汽車的小家伙造價是多少？它跑起來快嗎？面對太空中危險的宇宙射線，它該如何應對？人們對“好奇”號如何進行遙控操作？它靠什么來提供能源？下面就讓我們一 一破解這些問題。

“好奇”號為什么這么貴

令人感到奇怪的是，美國大小報紙對“好奇”號的各種相關報道，往往關注的并不是它上面搭載的各種光譜分析儀，或是用來采集樣本的機械手，而是令人咋舌的24億美元項目開支。

“好奇”號火星探測器長2 .9米，寬2.7米，高2.2米，重量900公斤，尺寸還不如一輛迷你汽車。即使在黃金價格居高不下的今天，同樣重量的黃金也不過4千5百萬美元，這24億美元都花在哪了呢？

原來24億美元項目開支包括了為期8年的項目所有開支，包括探測器研發、制造、發射，更有發射后龐大的地面支持團隊的費用。所以即便費用如此龐大，有很多媒體還是認為花費絕對物超所值。

竟然比蝸牛還慢

“好奇”號有6個直徑50厘米的輪子，每個輪子都有獨立的驅動，而前后4個還有獨立的轉向操作。不過它的速度可能會有些令人吃驚，最大速度是每小時90米，但平均速度每小時只有30米，就是說比蝸牛還要稍微慢一點！

別小瞧了這只“蝸牛”啊，它特有的懸掛系統使它能夠爬過65厘米高的障礙、坡度12.5度的沙丘。而這一切都是在非常復雜的地形下，完全由計算機自主決策的，所以還是相當不錯的。

抗宇宙射線的探測器

“好奇”號有兩臺主控計算機，每臺使用的RAD750處理器有256兆內存，主頻200兆赫，這是什么概念呢？

就是“好奇”號的內存很小，比現在最便宜的山寨手機都小很多呢。不過，就是這樣一塊電路板卻要至少幾十萬美元。為什么呢？

原來太空中無論是生物還是計算機都面臨一個巨大威脅——宇宙射線。生活在地球表面的我們由于有大氣層的保護，來自太空的高能粒子對我們并不構成威脅，但是在太空中，這些粒子可以輕易穿過金屬外殼，對敏感的電子設備造成傷害。所以火星探測器所有電子器件都是經過輻射加強處理的，即使在相當強度的高能粒子的轟擊下仍能保持正常功能。

但對火星探測器這樣必須具備超高可靠性的系統來說，光靠這個還不夠，因為一旦主計算機失靈，整個探測器就如同斷了線的風箏永遠失去控制，24億美元就全打了水漂。因此探測器有兩臺完全對稱的計算機，任何一臺出現故障，另外一個都可以完全接管整個系統。這就像長途駕車旅行，一定要確保備胎打好氣。

遙遠的家書

大家都知道光速是速度的極限，但是，即使以每秒30萬公里的速度，無線電信號從火星到達地球仍要14分鐘！

這么巨大的延遲給地面遙控帶來很多問題。這好像我們給火星的朋友打電話，我們說完“你好”，14分鐘后，朋友才聽到問候，等他回答后，又要14分鐘我們才能聽到他的回答。在這長達半小時的時間里我們只能等待。

因此，在對火星探測器的遙控操作中，都是非交互的單向傳輸，比如我們往往給探測器下達一串指令：“向前10米，放下機械手，鉆孔，采集樣品，放入光譜分析儀，傳回實驗結果”， 然后我們就耐心等待返回結果吧。在等待的時間里，我們還可以對其他設備進行另外操作。

另外一個挑戰是傳輸速度。火星和地球極其遙遠的距離使信號變得非常微弱，在噪音的干擾下，探測器只能和地球以非常緩慢的速度通信。要想傳送一幅高分辨率的照片，往往需要一個多小時，如果是對探測器的計算機進行軟件更新的話，就更是需要好幾天。

身手不凡的科學儀器

“好奇”號頂部的桅桿相機試驗“好奇”號的轉向能力“好奇”號火星探測器上面搭載的設備很多，這些設備個個都有好身手，下面我們就選擇其中幾個來看一下吧：

主相機（2臺）：分辨率1600x1200

化學相機：它可以發射高強度的激光，將7米遠的巖石樣品瞬間融化并變成蒸汽，其內置的光譜分析儀則根據巖石蒸汽發光的不同波長來確定巖石的化學成分。

氣體及固體樣本分析儀：用來分析火星大氣和土壤的成分。

輻射探測器：它可以探測飛行途中飛船內部和火星表面的輻射強度，這給將來載人火星飛行提供了有力的科學數據。

機械手：長2.1米，可以在巖石上打孔并將樣品送到相關分析設備，上面也裝有相機和x射線光譜儀。

持久供電的核電池

俗話說：在家千日好，出門一日難。我們平常只要把電器的插頭接入墻上的電源插座就行了，可是在太空卻很難找到這樣的插座。你可能會想：人造衛星都有太陽能電池板，火星探測器也可以用啊！沒錯，以前的兩個火星探測器“勇氣”和“機遇”都全靠太陽能電池板來提供能源。但是這個設計有一個缺陷：每天只有幾個小時有比較充足的陽光，這樣

探測器的活動就很受外界條件的限制，尤其是在風沙季節，太陽能電池板經常被沙土覆蓋，更使情況雪上加霜。

“好奇”號使用的是放射性同位素熱電機，它利用放射性燃料衰變產生熱能，再由能量轉換器熱電偶將熱能轉換為電能，直接產生電流。也有人管它叫核電池。“好奇”號使用的核電池重43公斤，可以持續提供100瓦的電能至少14年。這個電池成本約3600萬美元，光是里面使用的4.8公斤钚-238核燃料，價值就超過2千萬美元。

能計算路程的輪胎花紋

有些同學可能會注意到，一般汽車輪胎的花紋是重復的，所以在地面留下的痕跡讓人們無法判斷這個輪子轉了多少圈。

但是“好奇”號的輪子卻有著很獨特的花紋，這些花紋實際上就是摩爾斯電報碼的字母JPL——美國噴氣推進實驗室的簡稱。

這有什么用呢？對了，人們根據輪胎在地面留下的痕跡，就可以很容易地計算出探測器走了有多遠。其實我們周圍有很多這樣巧妙的設計，你如果發現了，別忘了來信告訴我們喲！