不久前，NASA毅力號(hào)（Perseverance）成功在火星表面著陸，接棒好奇者號(hào)火星車(chē)，繼續(xù)探尋火星生命存在的證據(jù)。

對(duì)于造價(jià)27億美元（約合人民幣175億元）毅力號(hào)來(lái)說(shuō)，它不僅采用了空中吊車(chē)著陸技術(shù)，擁有核動(dòng)力能源，同時(shí)還搭載了非常先進(jìn)的儀器。

然而令人意外的是，毅力號(hào)的核心處理器RAD750居然采用的是與1998年蘋(píng)果iMac G3內(nèi)置的處理器的同款架構(gòu)——PowerPC 750。

資料顯示，PowerPC 750的主頻率只有233MHz，集成600萬(wàn)顆晶體管，性能非常有限。

顯然，對(duì)于造價(jià)27億美元的毅力號(hào)來(lái)說(shuō)，選擇什么樣的處理器，成本肯定不是考慮重要因素。那為什么不采用性能更為強(qiáng)大的處理器，而選擇20多年前的處理器架構(gòu)呢呢？

其關(guān)鍵原因在于，火星大氣層的厚度只有地球的百分之一，對(duì)于輻射和帶電粒子的阻擋作用遠(yuǎn)不如地球，所以處理器越復(fù)雜，其電子元件出錯(cuò)的概率就越高。

實(shí)際上，毅力號(hào)與9年前的好奇者號(hào)火星車(chē)用的都是基于PowerPC 750架構(gòu)的處理器，但是毅力號(hào)所搭載的RAD750處理器也與20多年前iMac所采用的處理器并不一樣。

據(jù)悉，該處理器由BAE Systems使用0.25um或0.15um工藝制造的，管芯面積為130平方毫米，具有1040萬(wàn)個(gè)晶體管、運(yùn)行頻率200MHz。

并且，為了應(yīng)對(duì)宇宙輻射、嚴(yán)酷的高低溫等因素的影響，RAD750經(jīng)過(guò)特殊處理。

CPU本身可以承受200,000至1,000,000 Rads，溫度范圍為-55℃至125°C。

同時(shí)還配套了2GB內(nèi)存和256MB RAM。據(jù)悉，這樣一套計(jì)算模塊成本就高達(dá)20萬(wàn)美元（約合人民幣130萬(wàn)元）。

報(bào)道解釋?zhuān)懔μ?hào)的PowerPC 750 處理器單價(jià)會(huì)如此昂貴，并非因?yàn)樾阅艹瑥?qiáng)大，而是必須因應(yīng)未知的太空環(huán)境，因此對(duì)處理器進(jìn)行抗輻射、耐寒冷功能等強(qiáng)化。

此處理器雖然架構(gòu)依舊，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)化與優(yōu)化，導(dǎo)致價(jià)格昂貴，也非量產(chǎn)型處理器。

雖然RAD750的性能與現(xiàn)代智能手機(jī)或PC上的CPU相比簡(jiǎn)直不值一提，但是相較“勇氣號(hào)（Spirit）”和“機(jī)遇號(hào)（Opportunity）”上的RAD6000處理器，其運(yùn)行頻率提升了10倍，閃存容量則提升了8倍。

除了“毅力號(hào)”和“好奇號(hào)”火星車(chē)以外，RAD750還應(yīng)用于費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡、月球勘測(cè)軌道飛行器、彗星探測(cè)船“深度撞擊”號(hào)和開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡等航天器。

而為了應(yīng)對(duì)毅力號(hào)在火星上可能會(huì)出現(xiàn)了處理器故障問(wèn)題，毅力號(hào)上配備了三套計(jì)算模塊，一套作為處理器使用、一套進(jìn)行圖像分析、一套備用。

毅力號(hào)所配備的的關(guān)鍵儀器和設(shè)備：

1、Mastcam-Z：這是位于桅桿上的變焦全景相機(jī)，能夠產(chǎn)生高清晰的全景和立體圖像；能夠鑒定火星表面巖石的成分，還能夠輔助火星車(chē)行進(jìn)。消耗功率大約17.4瓦。

2、SuperCam：這是一臺(tái)激光超距分析儀，能夠遠(yuǎn)距離利用高清相機(jī)、激光和光譜儀對(duì)火星上的巖石和土壤成分進(jìn)行分析。消耗功率大約17.9瓦。

3、PIXL：這是X射線光譜儀，能夠利用礦物對(duì)X射線產(chǎn)生熒光的原理進(jìn)行更加精確的分析。裝配有微距相機(jī)，能夠看清非常細(xì)小的火星沙粒。消耗功率大約25瓦。

4、SHERLOC：這是紫外光譜儀，能夠利用紫外激光對(duì)礦物和有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分析，這將是火星上第一個(gè)紫外拉曼光譜儀。這臺(tái)儀器上還安裝有一臺(tái)高分辨率的彩色相機(jī)。消耗總功率大約48.8瓦。

5、MOXIE：我們知道，火星大氣中二氧化碳占95%。這臺(tái)儀器將進(jìn)行一項(xiàng)非常重要的實(shí)驗(yàn)，那就是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)從火星大氣的二氧化碳中制取氧氣。有了氧氣，不但可以供未來(lái)登陸火星的宇航員呼吸使用，而且氧還是火箭的推進(jìn)劑。這臺(tái)儀器消耗功率約300瓦。

6、MEDA：相當(dāng)于移動(dòng)氣象站，能夠?qū)鹦谴髿獾臏囟取鈮骸L(fēng)速、風(fēng)向、相對(duì)濕度以及沙塵的大小和形狀進(jìn)行記錄。消耗功率約17瓦。

7、RIMFAX：這是雷達(dá)探測(cè)儀，這臺(tái)儀器是利用雷達(dá)對(duì)火星表面之下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，能夠達(dá)到厘米級(jí)別的分辨率。消耗功率約5瓦至10瓦。

8、機(jī)智號(hào)直升機(jī)：毅力號(hào)此次探索火星，還首次攜帶了一架名為“機(jī)智號(hào)”（Ingenuity）的小型直升機(jī)，可以對(duì)毅力號(hào)難以抵達(dá)的一些區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)。

這架直升機(jī)重僅為1.8公斤，高0.5米，螺旋槳直徑1.2米，由兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳提供升力，功率350瓦。

雖然火星的表面引力只有地球的三分之一，從這點(diǎn)看有利于飛行器飛行，但是火星的氣壓只有地球氣壓的1%，空氣非常稀薄，因此要求螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)更加快速才行。小機(jī)靈直升機(jī)螺旋槳旋轉(zhuǎn)角速度可達(dá)2400轉(zhuǎn)每分鐘。水平移動(dòng)的速度為10米每秒，爬升速度為3米每秒。

這架小直升機(jī)靠頂部的太陽(yáng)能板進(jìn)行充電，電能儲(chǔ)存在鋰離子電池中。充電一天，大概能夠飛行90秒！安裝有一個(gè)彩色相機(jī)和一個(gè)黑白相機(jī)。

這架直升機(jī)無(wú)法直接和地球聯(lián)絡(luò)，要通過(guò)毅力號(hào)進(jìn)行信息接力傳輸，因此，不能飛離毅力號(hào)太遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)航程僅300米，最遠(yuǎn)通訊距離為1公里。

其實(shí)，本次火星直升機(jī)項(xiàng)目主要是為了進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證，并沒(méi)有賦予太多任務(wù)使命。火星直升機(jī)比軌道上的人造衛(wèi)星分辨率更高，而且比火星車(chē)更加靈活，機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)。一旦飛行成功，將為未來(lái)火星探測(cè)增加了全新的方式。

毅力號(hào)的核動(dòng)力能源

毅力號(hào)火星車(chē)使用的是“放射性同位素?zé)岚l(fā)電機(jī)”（Radioisotope Thermoelectric Generator，縮寫(xiě)為RTG）提供電能。其原理是，通過(guò)熱電偶裝置把放射性同位素钚-238衰變產(chǎn)生的熱直接轉(zhuǎn)換為直流電來(lái)提供火星車(chē)的行駛和各項(xiàng)儀器設(shè)備使用。

人造同位素钚-238的半衰期僅為88年，這意味著它的放射性衰減之快可以讓它非常熾熱。钚-238釋放的是阿爾法射線，很容易被阻擋，這種物質(zhì)不能用于核彈。RTG沒(méi)有活動(dòng)的部件，所以很可靠，并且放射性材料能夠持續(xù)發(fā)熱很多年。RTG除了用于為毅力號(hào)供電之外，余熱還能為毅力號(hào)的各種儀器以及自身供暖。

毅力號(hào)使用的RTG裝置是當(dāng)年好奇號(hào)火星車(chē)的備用產(chǎn)品，重量約45公斤，里面封存有4.8公斤的二氧化钚。當(dāng)電力需求低谷的時(shí)候，RTG就給兩塊鋰離子電池充電，以備用電需求增加的時(shí)候使用。隨著放射性元素的不斷衰變，輸出功率會(huì)越來(lái)越低，但毅力號(hào)上的RTG使用壽命至少可達(dá)14年。