第四代火星探测器采用风河技术

作者:Alex Wilson from WindRiver



回顾5年前同一天我的博文,真是无巧不成书!那天也是我大学毕业30周年纪念日,我在大学年度聚会上遇到了几位科学家,他们参与研发了搭载于好奇号探测器之上的设备。今年是我在风河工作25周年的纪念日,同时还是风河成立40周年纪念日!

说起来真是难以置信,毅力号(Perseverance)火星探测器依然难免要再次经历“恐怖七分钟”。

Alex Wilson

这是火星上的第四辆探测车(智能系统),它们都运行着VxWorks。另外,探路者(Pathfinder)也运行VxWorks,它远程操控探测车,而不是安装在探测车里。在编写探路者所用代码时,好奇号已经在火星上运行了一段时间,做了许多惊人的科学研究。现在它已经运行了8年了,这真是令人印象深刻的——更有趣的是,我们正在期待它打破机遇号所创造的记录——在火星上漫游了15年,漫游里程超过28英里。

在毅力号火星探测车中配备的智能系统从好奇号中汲取了很多成果,其设计思路也是以此为基础的。两者的相似之处显而易见,进入、下降和着陆(EDL)过程是相似的——从进入大气层到打开降落伞,再到驱动下降、空中吊臂和着陆火星表面。在好奇号当中也同样承担了遥测信号中继回传转发与任务控制工作。

毅力号是智能系统的巅峰之作。探测车的“大脑”更加具备自动自主能力,可以借助于拍照和图像比对来选择最佳着陆点。任务控制中心的仪表板也得到升级,可以显示EDL过程并确认每一步,在整个过程中几乎就如同是一个火星现场的仪表板。我强调“几乎”,是因为传输延迟实际上仍然是11分钟左右。

很明显,这次任务的数字反馈回路比我们以前的任务要先进得多。即便如此,也仍然不能保证任务的成功,因为成功必须是许多因素完美地结合在一起,而NASA的确完美地完成了任务。

再看地面操作方面,同样需要增强自动驾驶和数字反馈回路。从NASA网站上可以看到,“毅力号不断做出工程、内务管理、分析遥测和定期活动报告,所有这些信息都被存储起来,等待收到飞行团队的请求之后,就会从探测车传回。”探测车内部还配有第二个机械臂,充当“实验室助手”,管理样品并为外臂提供新的样品管。

机械臂

毅力号也是一个更大项目的组成部分,这就是寻找古代微生物的踪迹。同时,它还有另一个任务,就是收集并密封火星岩石和土壤样本,交给未来返回地球的宇航器。毅力号还进行了“MOXIE ”实验,看看能否从火星上的原材料中产生氧气,为未来人类探索铺平道路。

更有意思的是,我们不要忘记那架精巧的直升机。这是一个在火星上测试动力飞行的技术演示器,目标是在登陆火星后30后天内进行一次或多次飞行。与毅力号上的主计算机不同,直升机搭载的处理器功能更强大,相当于手机中的处理器。这些设备都不是为火星恶劣的环境而设计的,所以看看它的表现如何,这会很有趣。

所有这些都是在全球新冠病毒流行这个大背景下进行的。毅力号在2020年中期发射升空,在EDL的实施过程中,所有的工作人员肯定必须保持社交距离。虽然庆祝活动因为防疫的原因不能搞得十分热烈,但听EDL现场直播,还是能够看到兴奋和紧张,紧接着成功登陆,这个过程依然令人印象深刻!

Perseverance

这一里程碑是风河履行其使命的真实见证,这个使命就是让我们的客户能够解决世界上最棘手的问题,并通过关键任务智能系统实现整个地球的数字化未来,其中信息安全性、可靠性和功能安全性是不可或缺的。正如我们经常说的——“当逢机要事,风河献东风”。

NASA做得真漂亮!风河非常自豪与你们共同庆祝这一成就,并期待着未来科学的新进展!