用过时的处理器征服火星

我们不需要世界上最强大的微处理器来征服宇宙。真正的秘诀是充分利用设备的运行特性，即使它有点过时并且没有出色的性能。让我们看看毅力号火星车是如何安然无恙地降落在火星上的。

离火星更近的人类

经过数百万公里后，美国宇航局的毅力号火星车终于于 2021 年 2 月 18 日降落在火星表面。我们可以将这一事件视为一项历史性任务，因为尽管距离遥远，但宇宙条件恶劣且硬件薄弱，这是一个人类设备已经顺利抵达红色星球。请记住，光平均在大约 12 分钟内传播相同的距离。因此，收集的无线电信号、图像和信息需要相同的时间。对于这个“不可能”的任务，NASA 使用了搭载在苹果 iMac G3 计算机上的处理器，该计算机具有 1997 年的架构，计算频率仅为 200 MHz，RAM 内存为 256 MB。它甚至不是同一个商业系列中最快的处理器之一。

为什么技术这么低？

选择背后总是有原因的。飞机的设计者更关心机载计算机的可靠性和稳健性，而不是计算能力。一个简单的智能手机要快得多。火星任务需要CPU始终工作。辐射轰击会严重而容易地损坏现代处理器的电子设备。另一方面，G3 的处理器不会被辐射破坏，并且能够承受强烈的辐射和温度。在地球上，处理器的速度可以显着提高而不会出现任何问题。电、热、大气和磁条件非常舒适，地球大气层用坚固的防护罩保护我们。然而，在宇宙中，情况却大不相同。能量在 100 MeV 和 1 GeV 之间的巨大能量辐射的存在可能会改变电路的功能，单个电离粒子对处理器的影响足以造成计算错误甚至破坏。

缓慢但可靠的处理器

按照现代标准，流动站中使用的芯片速度较慢，但符合所有可靠性测试。即使长时间暴露在辐射下也不会损害其功能。显然，具有 200 MHz 速度的 G3 在当今时钟频率超过 3 GHz 的微处理器面前消失了，然而，说“缓慢而稳定赢得比赛”是恰当的。高可靠性是处理器的最大特点，即使在关键条件下也是如此。这是一个特制的抗辐射版本。它可以在 -55°C 到 +125°C（-67°F 到 +257°F）的温度下运行，火星的大气非常寒冷。它也很薄，导致各种辐射穿透。RAD750 可以安全地承受这些条件。对航天器的要求非常关键。节省几毫米的空间或几克的重量是一个基本因素。内存非常低，只有 2 GB 的闪存，256 MB 的工作 RAM 和 256 KB 的 EEPROM。该处理器“仅”有 1040 万个晶体管，比当今的智能手机少 1000 倍。流动站有两个大脑，其中一个在第一个处理器出现问题时启动。

传感器

恒心漫游车配备惯性测量系统 (IMU)，可提供有关其位置的 3 轴信息，以执行精确的垂直、水平和横向运动。连接到计算机的传感器记录许多参数，例如温度、电压、太阳能电池的储能和功率，以保持所有运行条件稳定。有了这些数据，就可以控制对探索新环境有用的信息交换操作、快照和其他命令。

结论

这不是第一次使用这种类型的处理器。地球被一百多颗卫星中的 RAD750 设备所包围，到目前为止，没有一颗发生故障。今天，我们使用具有非凡计算能力的便携式设备（笔记本电脑、智能手机等）。可以管理的高度关键的太空任务可以用更少的资源进行管理。
审核编辑：郭婷