據悉 ，NASA火星車(chē)“毅力號(Perseverance)”的自動(dòng)駕駛能力將在本月接受測試，屆時(shí)它將開(kāi)始向下一個(gè)采樣地點(diǎn)展開(kāi)一系列破紀錄的沖刺。“毅力號”將試圖在一個(gè)月內走完超過(guò)以往任何一輛漫游者的路程，并且它將使用的是人工智能。

　　據了解，在前進(jìn)的道路上，“毅力號”會(huì )遇到沙坑、隕石坑和布滿(mǎn)尖銳巖石的區域，探測器必須自己繞過(guò)這些地方。從2022年3月14日開(kāi)始的3英里(5公里)的旅程結束后，“毅力號”將抵達Jezero環(huán)形山內的一個(gè)古老河流三角洲，那里曾有一個(gè)數十億年前的湖泊。

　　這個(gè)三角洲是火星上尋找過(guò)去微觀(guān)生命跡象的最佳地點(diǎn)之一。通過(guò)利用機械臂末端的鉆頭和腹部的復雜樣本收集系統，“毅力號”正在收集巖芯以準備返回地球--這是“歐興樣本返回(Mars Sample Return)運動(dòng)”的第一部分。

　　“毅力號”項目的科學(xué)家、加州理工學(xué)院的Ken Farley指出：“三角洲非常得重要，重要到我們實(shí)際上已經(jīng)決定減少科學(xué)活動(dòng)以專(zhuān)注于更快地到達那里。我們將在這個(gè)過(guò)程中拍攝大量三角洲的圖像。我們離得越近，這些圖像就會(huì )越令人印象深刻。”

　　而科考隊將在這些圖像中尋找他們最終想要更詳細研究的巖石，他們將使用“毅力號”機械臂上的儀器。他們還將尋找漫游者攀登130英尺(40米)高的三角洲的最佳路線(xiàn)。

　　不過(guò)首先，“毅力號”需要達到目標。漫游者將依靠其自動(dòng)駕駛的AutoNav系統來(lái)實(shí)現這一目標，該系統已經(jīng)創(chuàng )造了令人印象深刻的距離紀錄。雖然NASA所有的火星探測器都具備自動(dòng)駕駛能力，但“毅力號”擁有迄今為止最先進(jìn)的自動(dòng)駕駛能力。

　　“在‘機遇號’這樣的探測器上，自動(dòng)駕駛過(guò)程需要幾分鐘，而在‘毅力號’上，自動(dòng)駕駛過(guò)程只需不到一秒，”NASA南加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗室的資深探測器規劃師和飛行軟件開(kāi)發(fā)者M(jìn)ark Maimone說(shuō)道，“因為現在的自動(dòng)駕駛速度更快，所以我們可以比人類(lèi)對每一次駕駛都編程時(shí)覆蓋更多的區域。”

　　漫游者計劃是如何運作的

　　在漫游者滾動(dòng)之前，一個(gè)由移動(dòng)規劃專(zhuān)家組成的團隊負責編寫(xiě)機器人探測器將執行的駕駛命令。指令通過(guò)NASA的深空網(wǎng)絡(luò )(Deep Space Network)到達火星，之后“毅力號”傳回數據以便規劃者確認探測器的進(jìn)展。完成一些計劃需要幾天的時(shí)間，如最近的一次航行，行程跨度約1673英尺(510米)，其中包括數千個(gè)單獨的漫游者指令。

　　有些驅動(dòng)則需要更多的人力投入。AutoNav在有簡(jiǎn)單潛在危險的平坦地形上很有用，這些地形對漫游者來(lái)說(shuō)很容易探測到并進(jìn)行處理。

　　邊行駛邊思考

　　AutoNav則是之前為NASA“勇氣號”、“機遇號”和“好奇號”探測器開(kāi)發(fā)的自動(dòng)駕駛工具的演變。不過(guò)它的不同之處在于“邊行駛邊思考”--允許“毅力號”在移動(dòng)中拍攝和處理圖像。然后探測器根據這些圖像進(jìn)行導航。

　　升級后的硬件使得“邊行駛邊思考”成為可能。更快的相機意味著(zhù)“毅力號”可以以足夠快的速度實(shí)時(shí)處理它的路線(xiàn)。跟前幾代不同的是，“毅力號”增加了一臺完全用于圖像處理的計算機。這種計算機依賴(lài)于一種被稱(chēng)為現場(chǎng)可編程門(mén)陣列的單一用途、超高效微芯片，這種芯片對計算機視覺(jué)處理非常有用。

　　“在過(guò)去的漫游者中，自主意味著(zhù)速度放慢，因為數據必須在一臺計算機上處理。跟過(guò)去相比，這臺額外的電腦速度快得驚人，專(zhuān)用于駕駛意味著(zhù)你不必與超過(guò)100個(gè)其他任務(wù)共享計算資源，”Maimone說(shuō)道。

　　當然，在自動(dòng)駕駛汽車(chē)的駕駛過(guò)程中，人類(lèi)并不是完全沒(méi)有可能。他們仍利用NASA火星勘測軌道器等太空任務(wù)拍攝的圖像來(lái)規劃基本路線(xiàn)。然后他們標出“毅力號”要避開(kāi)的障礙如潛在的沙坑。

　　另一個(gè)很大的區別是“毅力號”的空間感。

　　“好奇號”的自主導航計劃將漫游者置于一個(gè)16英尺(5米)寬的安全氣泡中。如果“好奇號”發(fā)現了相隔15英尺(4.5米)的兩塊巖石--這是一個(gè)很容易通過(guò)的缺口--那么它仍會(huì )停下來(lái)或繞過(guò)它們而不是冒險穿過(guò)。

　　但“毅力號”的氣泡要小得多：探測器的六個(gè)輪子各有一個(gè)中心是一個(gè)虛擬盒子。由于火星最新的探測車(chē)對地形擁有更敏感的了解，所以它們可以自己繞過(guò)巨石。

　　Maimone說(shuō)道：“我們第一次把Jezero隕石坑作為著(zhù)陸點(diǎn)時(shí)，我們擔心我們看到的密集的巖石區域分散在隕石坑底部?，F在，我們能夠繞過(guò)甚至跨越以前無(wú)法接近的巖石。”

　　雖然之前的漫游者任務(wù)沿著(zhù)其路徑探索的速度較慢，但AutoNav為科學(xué)團隊提供了快速到達他們最優(yōu)先考慮的地點(diǎn)的能力。這意味著(zhù)該任務(wù)將更專(zhuān)注于其主要目標：找到科學(xué)家最終想要返回地球的樣本。

　　關(guān)于這一任務(wù)的更多信息

　　“毅力號”火星任務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵目標是天體生物學(xué)，其中包括尋找古代微生物生命的跡象。該火星車(chē)將負責描繪火星的地質(zhì)和過(guò)去的氣候特征、為人類(lèi)探索這顆紅色星球鋪平道路并將成為收集和貯藏火星巖石和風(fēng)化層的第一個(gè)任務(wù)。

　　隨后，NASA和ESA將合作向火星發(fā)射航天器、從火星表面收集這些密封樣品并將它們帶回地球進(jìn)行深入分析。

　　Mars 2020 Perseverance任務(wù)是NASA Moon to Mars探測方法的一部分，其中包括Artemis月球探測任務(wù)，這將有助于為人類(lèi)探索這顆紅色星球做準備。
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