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重磅来袭!全部释放!|美国“好奇”号火星探测器主要电子设备及其元器件型号清单

 大国重器元器件 2020-09-11

先唠两句

自昨天“好奇”号清单发布以来,不到一天的时间,我们收到了诸多读者回复,希望我们能提供更多关于“好奇”号火星探测器的介绍。为满足广大读者需求,感谢亲们长久以来对“大国重器”公众号的支持与信赖,我们决定释放全部美国“好奇”号火星探测器相关资料!今天特别插播一篇。小编在这里用身家性命担保,这将会是国内有关“好奇”号火星探测器及其元器件最权威全面的罕见资料!走过路过不要错过!小编鼓励各位亲们多多分享转发,以惠及更多国内相关单位和科研人员!若能为国家相关机构提供借鉴与参考,那将是我们价值的最大体现呦~

01
“好奇”号简介

“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20111126日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,并于201286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。

  • 2012年9月,“好奇”号火星探测器拍摄了大量火星日偏食的照片,并且在“好奇”号传回的火星照片中,盖尔陨石坑北部边缘和夏普山之间有许多已经聚合成砾岩的碎石,科学家据此推算这里以前可能是条河流。

  • 2013年9月,“好奇”号携带的样本分析仪通过将火星表面的细粒土壤加热分解后发现火星环境中缺乏甲烷。

  • 2014年4月,“好奇”号探测器从火星上发回的最新照片中出现一抹神秘的亮光,可能的解释是岩石的闪烁或者宇宙射线的撞击。

  • 2015年8月5日,“好奇”号探测器传回7月拍摄的火星表面照片,而照片上出现类似螃蟹的踪迹,在网络上掀起热烈讨论。

  • 2015年11月,发现疑似“巨大啮齿动物”。

02
“好奇”号主要电子设备

“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:

1

车载计算机;

2

遥感设备,包括桅杆相机(MastCam)、化学相机(ChemCam);

3

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);

4

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);

5

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
  

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

化学相机

化学相机(ChemCam)包含一个可以确认受激原子类型的光谱仪和一个可以捕捉激光照射区域详细图像的摄像机,最远可向约9米外的火星岩石或土壤发射激光,使其表面薄层汽化,并分析汽化后的成分。其激光器位于“好奇”号桅杆上。ChemCam的最主要研究机构是洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)。

图4 “好奇”号化学相机

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

火星手持透镜成像仪

火星手持透镜成像仪(MAHLI)相当于一个超级放大镜,位于“好奇”号机械臂末端,用于拍摄火星表面岩石、土壤的详细图像。研发团队是马林空间科学系统公司。主要组成:

  • 拜耳阵列CCD传感器

  • 电子盒

  • 一个电动机

  • 4个白光LED灯、2个紫外线(365nm)LED灯


图5 “好奇”号火星手持透镜成像仪

四  实验分析设备

化学与矿物质分析仪

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

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/秒。主要组成:

  • 拜耳阵列CCD探测器

  • 电子盒

图7 “好奇”号火星降落成像仪

03
通用集成电路

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 RectiferIR)公司和美国凌力尔特公司(Linear TechnologyCorporation)提供。

电压整流器


MOSFEF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

运算放大器


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