● 詳說(shuō)好奇號(hào)火星車：大小與轎車相仿

　　再說(shuō)下去可能要?jiǎng)e說(shuō)跑題了，咱們來(lái)說(shuō)回好奇號(hào)火星車本體吧。咱們就從傳統(tǒng)汽車評(píng)測(cè)開(kāi)始，它的長(zhǎng)、寬、高分別為2900mm、2700mm、2200mm�？刹恍×耍�跟一款小型汽車的大小已經(jīng)不相上下。899kg的滿載質(zhì)量（火星的重力是地球的38%，所以在火星上其重量就是342kg）也和一輛小車差不多了，這其中包括了80kg的科學(xué)器材載重。

● 詳說(shuō)好奇號(hào)火星車：六輪全時(shí)驅(qū)動(dòng) 360°全方位轉(zhuǎn)向 真正的越野車！

　　好奇號(hào)的六個(gè)大輪子是最能體現(xiàn)它是一輛“車”的特征了。六個(gè)輪子均采用陽(yáng)極電鍍鋁制成，直徑為20英寸（50厘米）。輪子一部分有較大的開(kāi)孔，以保證塵土的排出。同時(shí)每個(gè)輪子都具有驅(qū)動(dòng)力，可謂是六輪全時(shí)驅(qū)動(dòng)！而前后兩組輪子都可以進(jìn)行360°全方位旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向能力更是無(wú)與倫比。

　　好奇號(hào)采用的是一種稱之為“遙臂-轉(zhuǎn)向架（rocker-bogie）”式的懸架系統(tǒng)，沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)吧？這種專門為六個(gè)輪子設(shè)計(jì)的懸掛系統(tǒng)能很好的保證六輪都能實(shí)時(shí)附著地面。同時(shí)還有65厘米的最小離地間隙，就越野性來(lái)說(shuō)可比一般SUV屌多了。超強(qiáng)的越野性能保證能在火星凹凸不平的地面行駛無(wú)阻。但受限于動(dòng)力系統(tǒng)，最大爬坡角度只有12.5°。好在重心夠低，傾斜角度50°之內(nèi)都能保證不翻倒，而車載IMU系統(tǒng)會(huì)保證好奇號(hào)的傾斜角度不超過(guò)30°。

　　好奇的最高速度為90m/h，對(duì)，是90米不是90公里。別嫌慢，這可是火星科考車，不是拉力賽車。每移動(dòng)1米的距離，NASA的專家都要細(xì)心研究。實(shí)際上它的平均速度甚至只有30m/h�？紤]到好奇號(hào)頭兩年的預(yù)計(jì)行走距離是19公里，這個(gè)速度已經(jīng)足夠快了。

● 詳說(shuō)好奇號(hào)火星車：動(dòng)力——核能！

　　地球上的車子，用汽油的、柴油的、天然氣的、電動(dòng)的、燃料電池的……但是都沒(méi)見(jiàn)過(guò)用核動(dòng)力的吧！好奇號(hào)搭載有一枚由美國(guó)能源署提供的钚238（plutonium-238）放射性同位素原料。钚238是一種強(qiáng)力的α射線源，即可以釋放出氦核射線的放射性物質(zhì)。一個(gè)钚238釋放出一個(gè)氦核（兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子）以及5.6MeV能量后，就會(huì)衰變?yōu)橐粋�(gè)鈾234。钚238的半衰期為87.7年，就是說(shuō)1克钚238在87.7年后才有0.5克衰變成鈾234，所以是挺危險(xiǎn)的放射性材料。

　　不過(guò)由于持續(xù)衰變，钚238會(huì)產(chǎn)生熱能，1克钚238能持續(xù)產(chǎn)生約0.5瓦的能量。好奇號(hào)搭載有4.8kg钚238，因此可以持續(xù)產(chǎn)生約2000瓦（2kW）的熱能，并且在14年后還能有80%的能量輸出。這個(gè)能量遠(yuǎn)高于太陽(yáng)能電池板提供的能量，跟一輛小摩托車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率相當(dāng)了，適合用于巨大的好奇號(hào)火星車。

　　當(dāng)然，光有熱能還不夠。波音公司與愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同研發(fā)了一種叫多任務(wù)放射性同位素?zé)犭娹D(zhuǎn)換器（Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator，簡(jiǎn)稱MMRTG）的裝置，可將這塊核燃料2kW的熱能轉(zhuǎn)換成125瓦的電能，剩余的熱能可用于加熱車載設(shè)備。其一天的總發(fā)電量可達(dá)2.5kWh，相比起來(lái)，老一代的火星車采用的太陽(yáng)能電池板一天只能產(chǎn)生0.58kWh的電能。

　　當(dāng)然區(qū)區(qū)125瓦的瞬時(shí)功率驅(qū)動(dòng)一輛接近1噸的好奇號(hào)，即使在火星的重力下也依然困難。因此好奇還搭載有兩枚容量為4.2萬(wàn)毫安時(shí)的鋰離子電池，兩枚鋰離子電池可利用MMRTG產(chǎn)生的電能充電，并且在短時(shí)間能輸出更大的峰值功率，以提供給好奇號(hào)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及行走時(shí)使用。

● 詳說(shuō)好奇號(hào)火星車：車載電腦系統(tǒng)配置在10年前還是很強(qiáng)的

　　作為無(wú)人遙控可靠外星車，好奇號(hào)的車載電腦必須足夠全面。好奇號(hào)的車載電腦系統(tǒng)稱為RCE（Rover Computer Element），一共有兩臺(tái)。每一臺(tái)RCE具備256K EEPROM（電子可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器）、256M DRAM運(yùn)行內(nèi)存以及2G閃存型存儲(chǔ)器。聽(tīng)起來(lái)一點(diǎn)都不給力，甚至還不如現(xiàn)在主流手機(jī)強(qiáng)。不過(guò)，所有存儲(chǔ)設(shè)備都進(jìn)行過(guò)防輻射加固，以保證在外太空高能輻射的襲擊下依然能正常運(yùn)行，這是一般存儲(chǔ)設(shè)備所不能比擬的。

　　RCE的CPU稱為RAD750，指令數(shù)性能是400MIPS。比起老一代火星車的35MIPS強(qiáng)了許多，但與如今大部分電子設(shè)備相比還是很一般（現(xiàn)在的手機(jī)超過(guò)2000MIPS都不是啥問(wèn)題）。還是前面所說(shuō)的道理，好奇號(hào)的車載電腦需要的不是極高的性能，而是能在外太空環(huán)境下工作的極強(qiáng)可靠性。真正需要負(fù)責(zé)計(jì)算的，是NASA老巢里那一堆超級(jí)計(jì)算機(jī)。當(dāng)然硬件配置低還有另一個(gè)原因：好奇號(hào)的設(shè)計(jì)年份在2004年，以2004年的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，RCE的電腦配置也算高了。

　　值得一提的是，由于好奇號(hào)RCE存儲(chǔ)設(shè)備容量相當(dāng)有限，因此在從地球前往火星軌道直到降落在火星表面的過(guò)程中，RCE只安裝了太空巡航以及大氣層降落時(shí)所需的指令軟件。成功降落火星地表后，RCE就刪除了存儲(chǔ)設(shè)備中原有的軟件，隨后安裝上完整的地表任務(wù)操作軟件。

● 詳說(shuō)好奇號(hào)火星車：遙遠(yuǎn)的通訊

　　好奇號(hào)的“司機(jī)”身處遙遠(yuǎn)而危險(xiǎn)的地球，因此NASA與好奇號(hào)的通信尤為重要。為此，NASA為好奇號(hào)準(zhǔn)備了兩種通訊網(wǎng)絡(luò)。第一種稱之為X-band微波通訊網(wǎng)絡(luò)。X-band是一種頻率為7.0-11.2GHz，波長(zhǎng)為3.75-2.5cm之間的電磁波。好奇號(hào)上有一個(gè)專門用來(lái)與地球進(jìn)行直接聯(lián)系的X-band天線。然而，由于地球與火星距離相隔遙遠(yuǎn)，通常會(huì)有約0.5-1.5個(gè)天文單位的變化，因此即使是宇宙最快速度的電磁波往返于地球與火星間的一次通信延遲也達(dá)到8分鐘-超過(guò)20分鐘不等，平均通訊延遲為14分6秒。

　　通訊延遲還是小事，數(shù)據(jù)傳輸速度才是最大的問(wèn)題。好奇號(hào)功率孱弱的天線只能達(dá)到32kbit/s（4kbytes/s）的傳輸速率，比遠(yuǎn)古時(shí)代的“貓”速度還慢。這個(gè)速率傳輸一張1M的照片都要超過(guò)4分鐘。因此NASA還為好奇號(hào)準(zhǔn)備了一個(gè)UHF收發(fā)器，它可以通過(guò)UHF中繼網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)繞火星軌道的奧德賽、火星偵察者、火星快遞三臺(tái)軌道衛(wèi)星，使最高傳輸速率達(dá)到2Mbit/s（256kbytes/s）。

　　不過(guò)火星軌道衛(wèi)星一天只能與好奇號(hào)通信幾分鐘，因此大部分時(shí)候還得依賴好奇號(hào)自身的X-band天線直接與地球進(jìn)行龜速通信。另外，無(wú)論是X-band還是UHF中繼網(wǎng)絡(luò)，最終與地球的深空網(wǎng)絡(luò)（Deep Space Network）通信的還是通過(guò)X-band頻段。因?yàn)檐壍佬l(wèi)星搭載有功率強(qiáng)大得多的通信設(shè)備，因此才能實(shí)現(xiàn)比好奇號(hào)本身快得多的通信速率。

● 詳說(shuō)好奇號(hào)火星車：搭載數(shù)量眾多的科學(xué)儀器

　　好奇號(hào)所搭載的各項(xiàng)科學(xué)儀器在數(shù)量和質(zhì)量上都達(dá)到了外星球地表探測(cè)器之最，無(wú)愧于MSL火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的稱號(hào)——好奇號(hào)就是一個(gè)可移動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室。下面我們來(lái)看看這些科學(xué)設(shè)備：

　　SAM是好奇號(hào)最重最大的設(shè)備，達(dá)40kg，也是最重要的設(shè)備。它可以將機(jī)械臂末端采集的火星土壤樣本送入SAM內(nèi)，并加熱到700-800℃，用氣相色譜儀等一起分析加熱樣本所產(chǎn)生的氣體，從而測(cè)定樣本中有機(jī)物的種類和含量。ChemCam可以通過(guò)發(fā)射激光來(lái)加熱樣本然后分析樣本產(chǎn)生光線的波長(zhǎng)，從而確定樣本的礦物組成。同時(shí)ChemCam還可以在7米外仔細(xì)觀察火星巖石。這一切，都可以幫助人類更加了解火星的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。