“好奇”(Curiosity)号火星探测器是一个汽车大小的火星遥控设备,是美国第五个火星着陆探测器,也是第一辆采用核动力驱动的火星车,其使命是探寻火星上的生命元素。“好奇”号火星车于2011年11月26日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,并于2012年8月6日成功降落在火星表面的盖尔陨石坑,开展火星探测任务。至今,“好奇”号已经取得了一些重要的探索成果。
“好奇”号的主要设备及其位置如下图所示。“好奇”号共有五类主要设备: 车载计算机; 遥感设备,包括桅杆相机(MastCam)、化学相机(ChemCam); 接触设备,包括阿尔法粒子X射线光谱仪(APXS)、火星手持透镜成像仪(MAHLI); 实验分析设备,包括化学与矿物学分析仪(CheMin)、火星样本分析仪(SAM); 环境监测设备,包括辐射评估探测器(RAD)、动态中子反照率探测器(DAN)、火星车环境监测站(REMS)、火星降落成像仪(MARDI)。 图1 “好奇”号的主要设备及其位置 一 车载计算机 “好奇”号的车载计算机为2台(其中一台为备用)IBM 特制型号的电脑,可以承受-55~+70℃的极端温差。 CPU “好奇”号的CPU是基于IBM PowerPC 750架构的BAERAD750,由英国BAE系统公司制造。BAE RAD750具体的抗辐照参数及存储器参数如下表所示: 操作系统“好奇”号的计算机采用VxWorks操作系统,由美国风河(Wind River)系统公司开发。 二 遥感设备 桅杆相机(MastCam)是“好奇”号的主要成像工具,可以拍摄火星表面的三维图像。安装在“好奇”号主车身上方的桅杆上,由两个彩色相机组成。桅杆相机的主要研究机构为马林空间科学系统公司。 图2 “好奇”号桅杆相机 拜耳阵列CCD探测器拜耳阵列CCD探测器是桅杆相机的主要组成部分,用于拍摄彩色图像。制造商为美国伊士曼柯达公司(EastmanKodak Company)。芯片的尺寸约为11.8x8.9mm,主要由Truesense成像公司提供。Kodak KAI-2020CM-2MP CCD芯片的主要参数如下表所示: 电子盒可以对采集到的图像进行实时处理以及JPEG格式压缩编码,是一个独立于“好奇”号中央处理器的数码电子组件。示意图如下: 图3 桅杆相机电子盒示意图 CCD探测器化学相机的核心芯片是一个CCD探测器,型号为CCD42-10,由英国e2v技术公司提供,芯片主要参数如下表所示: 三 接触设备
图5 “好奇”号火星手持透镜成像仪 四 实验分析设备 化学与矿物学分析仪(CheMin)位于探测器的主体部分,可通过X射线衍射分析“好奇”号机械臂搜集的粉末状岩石或土壤样本,确定其中的矿物晶体结构。CheMin的主要研发机构为NASA艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)。 X射线能量识别敏感CCD的型号为CCD224,由英国e2v技术公司提供。工作模式为单光子计数模式,可以得到单个光子的能量以及与不同元素相对应的光子数量。 图6 “好奇”号化学与矿物学分析仪 五 环境监测设备 火星降落成像仪(MARDI)是一台小型摄影机,位于“好奇”号主车身上,负责拍摄“好奇”号着陆过程的影像,并为科学家提供盖尔陨坑的地质信息。研发团队是马林空间科学系统公司。传输速率为4帧/秒。主要组成:
图7 “好奇”号火星降落成像仪 除了以上提到的主要设备中的集成电路,“好奇”号还采用了很多其他各种功能的集成电路,包括电压整流器、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)驱动器、双端口模拟开关、直流电平转换器、开关式稳压器、模拟数字转换器以及运算放大器等,主要由美国英特锡尔(Intersil)公司、美国国际整流器(International Rectifer,IR)公司和美国凌力尔特公司(Linear TechnologyCorporation)提供。 昨天的精简版请移步于此。
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