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喷气推进实验室让运行13年的“好奇号”火星车持续科研，揭秘背后特殊技巧！

让距离地球2亿公里的机器人保持运行，需要一些特殊技巧。Evan Ackerman是《IEEE Spectrum》的机器人技术编辑，他于2026年6月9日发布了相关文章，阅读时长为6分钟。

由于喷气推进实验室（JPL）的工程师们采用了一些巧妙的方法，“好奇号”已经在火星上探索了十多年。13年前的8月，作者在加州帕萨迪纳市美国国家航空航天局喷气推进实验室的新闻发布室里扎营等待，想看看“好奇号”火星车能否在下降过程中存活下来，并通过空中起重机辅助成功降落在火星表面。最终它做到了。

从那以后，“好奇号”（也被称为火星科学实验室）行驶了近37公里，对42块不同的岩石进行了钻孔和采样，截至本文发布时，它已经拍摄了近76.3万张照片。这台机器人在运行13年后仍在努力工作，并取得了实际的科研成果。要知道，火星对机器人来说是一个充满敌意的环境，而且喷气推进实验室的工程师们唯一能做的维护工作就是非常谨慎地发送软件更新。

尽管如此，喷气推进实验室的聪明才智之士还是设法让“好奇号”保持安全、温暖、可移动，并持续开展科研工作，尽管它的轮子已经磨损严重，而且每天的电量也越来越少。其中一位工作人员是Alexandra Holloway，她是“好奇号”工程运营助理团队负责人。她在接受《IEEE Spectrum》采访时，谈到了如何让“好奇号”继续漫游、它的未来前景，以及喷气推进实验室如何利用这些经验让火星车（如“毅力号”）变得更强大。

“好奇号”运行13年仍强大，惊讶吗？

Alexandra Holloway表示非常惊讶！“好奇号”能运行这么久，得益于大量的持续工作。这不仅是因为它建造得很坚固，还因为一直在努力确保它能有更长的使用寿命。对比各种嵌入式系统，从汽车到冰箱，没有一个能像火星车这样拥有如此长的使用寿命。这太令人难以置信了，也很鼓舞人心。

“好奇号”与“毅力号”硬件软件差异几何？

Holloway称，在硬件方面，“好奇号”和“毅力号”火星车实际上非常相似。它们都使用RAD 750处理器，并且拥有相同的内存容量。不过，“毅力号”有一个专门用于视觉里程计的额外处理器，这使它能够自主行驶。这种差异反映了它们的主要任务设计：“毅力号”的设计目的是长距离行驶，而“好奇号”的任务重点是在行驶过程中进行采样。因此，“毅力号”的机载调度能力是为了优化其行驶。事实上，就在去年，“毅力号”在火星上仅运行了大约三年，就超过了“好奇号”的行驶距离。

“好奇号”内存和软件修复大调整

团队为了让“好奇号”继续漫游，做了重大调整。例如在火星日（Sol）2172发生的处理器异常事件（“Sol”是火星日的术语，约为24小时40分钟）。“好奇号”有两台计算机，A和B。最初使用A计算机着陆，由于早期（Sol 200）发生的NAND内存异常，切换到了B计算机。多年来一直使用B计算机，直到有一天出现问题 —— B计算机启动了，但无法挂载其驱动器分区。为了保存B计算机的数据，又切换回了A计算机，而这台计算机在两千个火星日里都没有被使用过，其内存也已退化，可用存储空间从4GB减少到了2GB。小心翼翼地将数据从B计算机传输到A计算机，然后再传回地球。最终，完成了所有想传输的数据，之后A计算机开始出现与Sol 200时相同的异常。

迅速切换回B计算机，对其进行格式化，使其恢复正常工作。但不能信任A计算机的内存了，但如果B计算机再次出现故障，需要第二台计算机作为“救生艇”来进行诊断和数据传输。意识到还有另一个内存区域可用：存放飞行软件的地方。有四个飞行软件副本（两个当前版本和两个旧版本），分别存放在容量非常小的不同内存区域中，每个区域只有32MB。舍弃旧的飞行软件副本，将这64MB的NOR内存用作A计算机的文件系统。这方法很巧妙，A计算机现在使用的内存不到其原始内存的1%，但仍然可以用它来执行任务。虽然是一个小任务，但没有放弃任何核心功能。仍然可以驱动火星车、管理数据，甚至理论上还能进行科研工作。一切都运行正常，只是速度慢了很多，处理的数据量也小了很多。那次飞行软件更新甚至被称为“R - Hope”，因为希望它能奏效。

“好奇号”使用寿命受何限制？

Holloway指出，面临的最大硬件挑战是轮子磨损。看起来是在有一些岩石的沙质地形上行驶，原以为可以直接从这些岩石上开过去，它们会被压进沙子里，不会有什么大问题。但实际上，那些小岩石是埋在沙子里的巨大巨石的尖端，而且非常锋利。轮子在驶过这些岩石时被撕裂，尤其是前轮，所以开始倒着行驶。

还会监控消耗品的使用情况。例如，会记录执行器的移动次数，这就是一种消耗品。“好奇号”已经有一段时间没有拍摄自拍了，其中一个原因是拍摄自拍对关节执行器的损耗很大。机载内存也是一种消耗品，但令人惊讶的是，内存使用还远未达到其生命周期。最大的消耗品是电力；“好奇号”配备了放射性同位素热电发生器（RTG），这是一种核动力源，其输出功率会随着时间的推移而降低。

较新的任务使用的是骁龙（Snapdragon）处理器，而“好奇号”的RAD 750处理器非常耗电。推出的一项效果很好的措施是，通过利用活动提前完成的时间让计算机进入睡眠状态，从而减少计算机通电的时间，这样就可以关闭计算机和部分加热设备。还在考虑在通电时并行执行任务，比如在与轨道器通信的同时驱动火星车或使用机械臂。

因此，电力在不断减少，这促使进行并行工作，提高操作效率，使其更加精细。但目前科研产出并没有下降。轮子还能继续使用，机械臂目前也还没问题，但愿能一直如此。也许目前的瓶颈在于预算。

“好奇号”对未来火星探索有何影响？

Holloway作为一名嵌入式飞行软件人员，会思考在任务期间如何改变、添加或修改软件功能。在加载和修补飞行软件方面，肯定有一个最佳方法 —— 其中一些概念是在“勇气号”和“机遇号”上开创的，然后被“好奇号”和“毅力号”继承，这使得理解和更改软件变得更加容易。

希望在火星科学实验室上具备的一些功能包括更好地了解电力的消耗情况。想知道每个组件每分钟消耗多少电力，这样就可以构建一个能够更好平衡负载的软件系统。设计火星车的工程师已经内置了一些相关信息，但作为操作员，希望有一些不同的东西。所以，如果要设计一个任务，会更早地进行这些讨论，并让操作员参与进来，问他们：“你们希望数据产品是什么样的？”

设计未来任务的关键要点是在设计过程早期与所有用户进行沟通。这必须提前进行。

“好奇号”的长期未来怎样？

这是一个正在讨论的话题，而且是一个非常微妙的话题。有很多科学仪器，其中很多与接触式科学和采样有关，并且依赖于机械臂。如果失去了机械臂，还能进行哪些科研工作呢？其实，还有很多远程传感器，如相机、环境传感器和辐射传感器。所有这些对于太空探索和人类登陆火星的未来都非常重要。

从电力角度来看，放射性同位素热电发生器（RTG）预计在第六次延期任务中会开始影响科研产出，但到2035年应该都没问题，甚至可能更久。所以，未来还很长，也很令人期待。需要找出在现有条件下的最佳操作方式，但仍在继续前行。

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Evan Ackerman是《IEEE Spectrum》的高级编辑。自2007年以来，他撰写了6000多篇关于机器人技术和科技的文章。他拥有火星地质学学位，还擅长演奏风笛。此外，还有其他相关报道：

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