美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）近日宣布，通過(guò)技術(shù)改造將毅力號(hào)火星車閑置的直升機(jī)基站處理器轉(zhuǎn)化為自主導(dǎo)航的核心設(shè)備，使火星車具備"類GPS"定位能力，可實(shí)現(xiàn)近乎無(wú)限距離的自主行駛。這一突破源于對(duì)機(jī)智號(hào)火星直升機(jī)停飛后閑置硬件的再利用，標(biāo)志著火星探測(cè)技術(shù)邁入新階段。

噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，原本用于與機(jī)智號(hào)直升機(jī)通信的直升機(jī)基站（HBS）搭載的高通801處理器性能遠(yuǎn)超火星車原有設(shè)備。該處理器采用四核Krait CPU架構(gòu)，配備Adreno 330圖形處理器和Hexagon數(shù)字信號(hào)處理器，在火星環(huán)境下以2.26GHz頻率運(yùn)行，擁有2GB內(nèi)存和32GB閃存，并搭載Linux操作系統(tǒng)。其運(yùn)算速度較火星車其他設(shè)備提升達(dá)100倍，為導(dǎo)航算法升級(jí)提供了硬件基礎(chǔ)。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的"火星全球定位"系統(tǒng)通過(guò)比對(duì)導(dǎo)航相機(jī)拍攝的全景圖像與預(yù)存軌道地形圖實(shí)現(xiàn)精確定位。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，該算法可在兩分鐘內(nèi)將火星車位置誤差控制在25厘米范圍內(nèi)，較原有系統(tǒng)35米的誤差范圍提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)。JPL機(jī)器人操作首席工程師范迪·維爾馬形象地比喻："這相當(dāng)于為火星車安裝了太空版GPS。"

這項(xiàng)技術(shù)改造源于硬件資源的優(yōu)化配置。機(jī)智號(hào)直升機(jī)在完成72次歷史性飛行后永久停飛，其通信基站隨之閑置。研究團(tuán)隊(duì)耗時(shí)數(shù)月開(kāi)發(fā)專用算法，并建立雙重驗(yàn)證機(jī)制：算法在HBS處理器運(yùn)行后，由火星車主計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)果比對(duì)，確保定位精度。測(cè)試期間發(fā)現(xiàn)處理器內(nèi)存存在25個(gè)比特位的隨機(jī)錯(cuò)誤，團(tuán)隊(duì)通過(guò)軟件隔離技術(shù)成功解決該問(wèn)題，定位偏差控制在毫米級(jí)。

自主導(dǎo)航能力的提升顯著擴(kuò)展了科學(xué)探索范圍。原有系統(tǒng)因定位誤差累積，常導(dǎo)致火星車提前終止行駛等待地面指令。新系統(tǒng)使毅力號(hào)可連續(xù)自主行駛數(shù)公里，探測(cè)效率提升40%以上。2月2日和16日的實(shí)地測(cè)試中，火星車成功完成長(zhǎng)距離自主移動(dòng)，驗(yàn)證了技術(shù)可靠性。

該技術(shù)突破具有雙重示范意義。硬件層面驗(yàn)證了商用芯片在極端太空環(huán)境中的適應(yīng)性，為未來(lái)深空探測(cè)設(shè)備選型提供新思路；軟件層面開(kāi)發(fā)的圖像匹配算法和錯(cuò)誤修正機(jī)制，可應(yīng)用于其他行星探測(cè)任務(wù)。NASA研究團(tuán)隊(duì)已將目光投向月球探測(cè)，針對(duì)月夜極端溫度和復(fù)雜光照條件開(kāi)發(fā)衍生技術(shù)，重點(diǎn)解決航天器在無(wú)光照環(huán)境下的自主定位難題。

技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)克服了地火通信延遲的固有挑戰(zhàn)。火星與地球間單程通信延遲達(dá)20分鐘，傳統(tǒng)遙控模式效率低下。新系統(tǒng)通過(guò)提升自主決策能力，將需要地面干預(yù)的場(chǎng)景減少80%，使科學(xué)探測(cè)活動(dòng)更具連續(xù)性。毅力號(hào)現(xiàn)配備的2Mbps無(wú)線電通信系統(tǒng)雖屬火星探測(cè)器最高配置，但在新導(dǎo)航系統(tǒng)支持下，數(shù)據(jù)傳輸效率得到更優(yōu)化利用。