大數(shù)據(jù)文摘出品

作者：王燁

“毅力號(hào)”火星車登陸火星的視頻傳回來(lái)了！

這是NASA的“毅力號(hào)”火星車最黑暗的7分鐘，這7分鐘里，航天器與地球控制中心的通訊完全中斷，這期間的著陸過(guò)程需要由火星車自主控制。

幸運(yùn)的是，自主著陸系統(tǒng)表現(xiàn)良好，火星車成功著陸預(yù)定地點(diǎn)——耶澤洛隕石坑。

整個(gè)著陸的場(chǎng)面可謂是驚心動(dòng)魄，著陸的時(shí)候，釋放火星車的飛行器將火星地表的塵埃和沙礫卷起漩渦。

除了“毅力號(hào)”火星車本身，文摘菌注意到，這次參與火星探險(xiǎn)的還有一個(gè)無(wú)人機(jī)，“機(jī)智號(hào)”。

“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)不僅是第一個(gè)在外星球上測(cè)試動(dòng)力飛行的飛行器，其飛行控制程序搭載在Linux上，也讓Linux成為首個(gè)登上火星的開(kāi)源系統(tǒng)。

這次“毅力號(hào)”登陸火星的任務(wù)主要是尋找遠(yuǎn)古生命的跡象，收集巖石和泥土樣本等，大多由火星車自己完成，“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)并不參與。

“機(jī)智號(hào)”作為第一款在火星上進(jìn)行飛行測(cè)試的無(wú)人機(jī)，更多是一種技術(shù)示范，目的在于展示使用商用硬件和開(kāi)源軟件在火星上飛行的可能性。

火星的大氣密度只有地球大氣密度的百分之一，引力也只有地球的三分之一，在此之前，還從來(lái)沒(méi)有人嘗試過(guò)在火星上飛行。

想要在火星上的飛行，要克服許多不利條件。

首先是其設(shè)計(jì)要足夠輕巧和堅(jiān)固，可以藏在火星車有限的空間中，并且能夠在合適的位置正確展開(kāi)。

其次是要克服火星惡劣的氣候，在火星零下90攝氏度的寒冷夜晚，無(wú)人機(jī)要自動(dòng)保持溫度。

第三是沒(méi)有外來(lái)能源，無(wú)人機(jī)還要能自主通過(guò)太陽(yáng)能電池板充電。

最后就是自主飛行，這就要靠NASA的研究人員基于Jet Propulsion Laboratory's (JPL)的開(kāi)源框架 F′（發(fā)音為F prime）開(kāi)發(fā)的飛行程序來(lái)控制了。

這一切，都將集成在“機(jī)智號(hào)”僅1.8公斤的機(jī)身里，技術(shù)難度可想而知是非常大了。

“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)的飛行控制程序是基于Jet Propulsion Laboratory's (JPL)的開(kāi)源框架 F′定制的，搭載于Linux系統(tǒng)中，這讓Linux成為第一個(gè)登上火星的操作系統(tǒng)。

F′ 是一個(gè)組件驅(qū)動(dòng)的框架，支持航天飛行和其他嵌入式軟件應(yīng)用程序的快速開(kāi)發(fā)和部署。

F′ 曾多次成功地部署在多個(gè)空間應(yīng)用領(lǐng)域，支持量身定制，不僅限于小規(guī)模的航天系統(tǒng)，還可以在如小型衛(wèi)星，以及像“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)這樣的自主飛行無(wú)人機(jī)上運(yùn)行。

它包括:

• 將飛行軟件分解為具有定義良好的接口的離散組件的體系結(jié)構(gòu)

• 提供消息隊(duì)列和線程等核心功能的C++框架

• 用于指定組件和連接并自動(dòng)生成代碼的建模工具

• 越來(lái)越多的通用組件集合

• 在單元和集成級(jí)別測(cè)試飛行軟件的測(cè)試工具

幾年前，這個(gè)框架在GitHub上已經(jīng)開(kāi)源。

F′ 框架GitHub鏈接：

https://github.com/nasa/fprime

在 IEEE Spectrum 的一次采訪中，Timothy Canham，一位 JPL 嵌入式軟件工程師表示：

這是我們第一次在火星上飛行 Linux。（無(wú)人機(jī)）實(shí)際上運(yùn)行在一個(gè) Linux 操作系統(tǒng)上。我們正在使用的軟件框架是當(dāng)時(shí)在 JPL 為立方體衛(wèi)星和儀器開(kāi)發(fā)的，幾年前我們開(kāi)源了它。

所以，你可以得到在火星直升機(jī)上飛行的軟件框架，并將它用在你自己的項(xiàng)目上。這是一種開(kāi)源的勝利，因?yàn)槲覀儞碛幸粋€(gè)開(kāi)源的操作系統(tǒng)和一個(gè)開(kāi)源的飛行軟件框架，還有一些現(xiàn)成的商業(yè)部件，如果你有一天想自己做的話，你可以買到。

當(dāng)然，還有許多其他的 NASA 開(kāi)源項(xiàng)目，美國(guó)宇航局有超過(guò)500個(gè)開(kāi)源3.0許可認(rèn)證的項(xiàng)目。

早在出現(xiàn)自由軟件和開(kāi)放代碼的概念之前，美國(guó)宇航局就在 COSMIC 程序下自由地分享了它的大部分代碼。

至于Linux，除了是第一個(gè)登上火星的操作系統(tǒng)，也是最早進(jìn)入太空的開(kāi)源操作系統(tǒng)，NASA在國(guó)際空間站上就長(zhǎng)期使用 Linux。

Linux 通往霸主開(kāi)源系統(tǒng)地位的道路也始于NASA的戈達(dá)德太空飛行中心超級(jí)計(jì)算機(jī)中心（GSFC）的第一臺(tái) Beowulf 超級(jí)計(jì)算機(jī)。

和“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)一樣，Beowulf 超級(jí)計(jì)算機(jī)是用 COTS 設(shè)備打造的。它搭載16個(gè) Intel 486DX 處理器和一個(gè)10mbps 的網(wǎng)絡(luò)，總價(jià)格只有幾千美元。

雖然它的運(yùn)算速度相當(dāng)慢，但 Beowulf 向我們展示了用極少的預(yù)算和開(kāi)源的 Linux 就可以構(gòu)建超級(jí)計(jì)算機(jī)。

包括到現(xiàn)在，“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)依然向我們證明，在太空中，用 Linux 配合開(kāi)源軟件依然可以做成偉大的事情。

相關(guān)報(bào)道：

https://www.zdnet.com/article/to-infinity-and-beyond-linux-and-open-source-goes-to-mars/

https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/

https://github.com/nasa/fprime