人类刚给火星送去Linux体系，以及一款安卓手机芯片

贾浩楠 萧箫 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI

“确认着陆！毅力号安全到达火星外貌。”

就在本日破晓4点55分，美国“毅力号”不经变轨，直接突入火星大气层，终极乐成着陆。

“毅力号”乐成着陆后，很快传回了首张图片。

这是美国自2012年以来，再一次以“空中吊车”的方式乐成着陆火星，还给火星“带”来了首个开源Linux体系以及飞行软件框架F Prime。

F Prime装在名为“机警号”的无人机上，由毅力号携带到火星。

这也是直升机技能在地球外的初次利用。

值得一提的是，“机警号”上面，搭载的是高通骁龙Robotics Flight 801平台。

实在它的焦点就是2014年旗舰手机上的高通骁龙801芯片，与小米4同款（7年前用过的手机SoC如今登岸火星了）。

“空中吊车”式着陆

与“好奇号”相似，这一次“毅力号”同样以“空中吊车”（sky crane）的方式着陆火星。

这种方案，会将着陆器分成两部门，上部门是一个空中吊车，自带8个强力反推火箭，下部门则是火星车。

从掩护罩中被开释后，“毅力号”火星车将被吊车悬挂，通过尼龙绳和负责信号、控制指令传输的电缆，毗连“吊车”并陈诉及时状态。

吊车稳固打仗地表后，将刹时堵截尼龙绳和电缆，并用尽全部能量飞离“毅力号”火星车、并坠毁。

这次，“毅力号”在降落过程中，接纳了2项新技能。

其一，为了尽大概低落着陆过程中的风险，在降落过程中，“毅力号”会快速照相，通过间隔触发技能，评估与火星地面的间隔。

期间，“毅力号”被包裹在掩护隔热罩中，在穿过大气层后，打开降落伞减速降落。

在这之后，隔热占峭会飞离，与吊车和火星车分开。

接下来，将接纳第二项技能，即地形相对导航技能。体系使用这一技能，将着陆器拍的照片与机载舆图相比力，确定着陆区情况，避开伤害地形。

这次，“毅力号”降落的所在“耶泽罗陨击坑”（Jezero crater）附近散布着巨石、悬崖和沙丘，阵势较为严肃。

但通过地形相对导航技能，吊车依附点燃的8个反推火箭，引导“毅力号”避开了伤害地区，终极乐成着陆。

这次，毅力号还携带了两个麦克风（也是麦克风第一次被奉上火星），来谛听火星上的声音。

这次将完成什么使命？

这次，“毅力号”火星车带来了7台紧张仪器。

包罗全景相机、激光测距仪、X射线光谱仪、紫外光谱仪、制氧器、景象观测装备、雷达等等。

这次它的重要使命，起首在着陆的火星太古湖泊地形中探求生命大概存在的证据。

第二项使命，是收罗火星地表泥土和岩石样本，并当场封存，等候以后NASA的火星使命将它取返来。

别的两项使命，包罗探索着陆地区的地质多样性、为将来的火星使命验证新技能，这此中就包罗了无人机的首飞实行，以及为登录火星的宇航员制备氧气。

火星首飞无人机，有什么黑科技？

重达一吨的毅力号火星车，史无前例的巨大和复杂，搭载了近十种科学仪器和探测装备。

但是，纵然云云，火星车仍旧有很大的范围，难以满意人类探索的好奇心。

起首是受制于火星严格的情况条件（均匀-63℃），火星车的移动速率非常迟钝。

人们最为熟知的“好奇号”迄今为止已运行了八年多，才累积行驶了22公里，均匀速率还没有蜗牛快。

其次是火星车“越野”本领不敷，无法进入山谷、坑道、悬崖等复杂地形作业。

于是，NASA的研究职员就想了一个办法来扩展火星车的视野——无人机。

即将举行史上初次火星飞行的无人机机警号 （Ingenuity），藏在火星车腹舱内一起登录。

第一次登岸火星的机警号并没有负担任何详细的科研使命。

它的重要任务，就是验证无人机在火星情况中的可行性，网络飞行和火星大气数据，为以后能真正实行使命的无人机迭代履历。

那么，人类首架火星无人机，要降服哪些地球上没有的困难，又有哪些黑科技和看点？

只有1%大气压也能飞

给火星车配一个无人机，实在这个点子不难想到，真正的难点在于：怎么让它飞起来？

火星外貌的重力约莫只有地球的1/3（38%），看起来好像很轻易腾飞，但有一点非常致命：火星大气的密度只有地球的1%。

这相称于在地球上3万米以上的高空腾飞，而现在的高原型无人机，也不外可以确保最高在6500米的海拔正常飞行。

除了大气密度低，火星上的音速也比地球低不少，只有240米每秒。

假如叶片的自旋末梢速率凌驾音速，就会引发猛烈的颤振，以是要把叶片的转速限定在每秒40转之内。

限定转速，又要有充足升力，这就要求整个装备不能过重。

终极的方案是无人机全重1.8公斤，高0.5米。接纳顶部安装两对碳纤维螺旋桨来提供动力，直径1.2米，计划转速可达每分钟2400转，功率350瓦。

测试阶段，NASA的JPL实行室预备了一个名叫“空间模仿器”的巨大房间，可以模仿无人机在脱离地球之后大概面对的各种极度气温，以及火星大气、重力情况。

终极，机警号实现了在-90℃的模仿火星情况下正常工作，程度移动的速率为10米每秒，爬升速率为3米每秒。

实现根本功能后，无人机另有一个紧张挑衅，就是通讯和控制。

但火星和地球间隔有10光分左右，不大概实现及时控制。

注：光分，即光在真空中一分钟所行走的间隔。

以是，研究团队计划了一个指令列表，预装在毅力号上，由火星车对无人机举行通讯指挥。

以是，机警号不能离火星车太远，计划的4次飞行测试，范围都不凌驾50米，时间也在90秒之内。

飞行中，无人时机捕获图像，而毅力号也有大概拍下一些机警号回旋在空中的图像。

首架火星无人机，7年前手机同款芯片

你没看错，火星无人机上用的处置惩罚器，就是小米和其他许多平凡民用手机的同款。

而且，照旧7年前的旗舰手机小米4同款芯片——高通骁龙801（28nm制程）。

为什么选择民用产物？

最紧张的缘故原由是，无人机对及时数据处置惩罚要求更高，包罗飞行时的姿态控制、图像处置惩罚等等使命，而火星车上搭载的成熟产物不能满意要求。

一样平常来说，为了包管航天使命的乐成率，传统航天器利用的装备，都侧重成熟稳固型号。

好比好奇号火星车的电脑利用的 CPU 是PowerPC 750（150nm制程，最高主频200MHz），其他的硬件设置也很低。

但由于机警号自己是实行验证性子，NASA反到乐意负担一些风险，特殊答应项目组在市场上采购民用产物。

终极选定的骁龙801处置惩罚器，除了体积小、抗辐射指标达标之外，算力更是比毅力号火星车上的处置惩罚器高好几个数目级。

除了处置惩罚器，机警号无人机的导航装备，包罗惯性丈量单位IMU、激光测距仪等等装备，都是通过电商平台SparkFun购买的，而且它们都是平凡的手机级硬件。

这些民用品能不能在火星上与航天军工产物一较高下，很快就访问分晓。

首个火星无人机代码，开源！

NASA“一声炮响”，给火星送来了Linux体系「手动狗头」。

没错，乐成着陆的毅力号火星车，第一次把Linux操纵体系带上了火星。

之前的NASA的火星探测器，利用的是VxWorks贸易操纵体系。

利用Linux体系的装备，正是即将举行史上初次火星飞行的无人机机警号 （Ingenuity）。

而且，NASA的喷气推进实行室为火星无人机开辟的Linux飞行控制体系，开源了。

如今，任何开辟者都能在Github上下载NASA火星无人机“同款”代码，并用在本身的飞行器上。

随着美国“毅力号”着陆、并开始举行一系列使命的同时，我国的“天问一号”，也已经在举行着陆的预备。

天问一号怎么样了？

现在，天问一号已经于2月10号入轨，并筹划于5月左右，实行火星车登岸使命。

与毅力号直接举行“空中吊车”着陆的方式差别，天问一号将接纳动力降落举行着陆的方式，即火箭反推悬停降落技能。

就是说，反推火箭会不停工作，直到着陆器降落到火星外貌。

相比于着陆器自己，这项技能必要的燃料罐和反推火箭体积更大，传感体系也都装在着陆器底部。

由于燃料罐和反推火箭没有办法在着陆前完成离开，因此，着陆腿必要充足重，以低落着陆器的团体重心，进步着陆安全性。

这也是现在最安全的着陆方案，着陆后，着陆器将放出火星车。

天问一号携带的火星车，接纳太阳能供电，计划寿命90天。

假如终极这辆火星车乐成着陆并运行，将成为人类史上首个一次性完成“绕、落、巡”的火星探测器。

等待它在5月份的体现。