“毅力”號火星漫遊者採用了抗輻射技術。這就是關鍵所在。

想想你的電腦在地球上崩潰的情景。現在想象一下，在火星上執行漫遊者任務時，同樣多麼具有挑戰性。

自2012年8月登陸火星以來，“好奇號”探測車時不時會進入“安全模式”，以處理故障和軟件問題。但每次任務都恢復正常，繼續史詩般的攀登火星山峰，尋找宜居環境。

從安全模式事故中吸取的所有“教訓”現在都被嵌入了新的“毅力”漫遊者，它是“好奇號”更強大的表親，並開始在火星上轉動。

從故障中恢復需要技術技巧，尤其是在火星塵土飛揚、輻射覆蓋的表面。在許多情況下，輻射和電路交叉導致混亂 的局面。在火星上是不允許發生的，因為“毅力號”上的電路控制著從相機到激光的一切，以及複雜的系統，該系統將為未來的採樣返回任務緩存可能適合居住的岩石樣本。

那麼解決方案是什麼呢?Xilinx是一家為毅力號的幾臺儀器提供集成電路的公司，自2004年美國宇航局的機遇號和勇氣號探測器以來，該公司就在火星上擁有了技術。Xilinx不能洩露它所有的保持電路安全的“秘密武器”——它是專有的——但其中很多都歸結於適當的屏蔽和備份。

“我們打造的是硬度，”Xilinx（賽靈思公司）的航空航天和國防市場直營總監米納爾·薩旺特(Minal 薩旺特)在談到該公司保持電路抗輻射的方法時說。薩旺特指出，一些機密衛星也在近地輻射帶的惡劣環境中長期使用了Xilinx電路，因此Xilinx在地球軌道和火星上親身經歷了輻射，並知道如何應對輻射。

在“毅力”號上，電路是“三模塊冗餘”的，這意味著Xilinx要為探測器上的一個儀器或一個攝像頭生產出三個電路副本。“如果一個電路被擊中，其他兩個仍能工作。這樣才能確保它變硬，”元榮說。

每造出一代探測車，工作就變得越來越困難，因為線路密度越來越大。這是因為每個月球車的任務是收集並向地球傳輸比以往任務更多的信息。“隨著我們的創新越來越多，密度也越來越高，”薩旺特解釋說。

每一代探測車都有更多可能的故障點。例如，“勇氣號”和“機遇號”各自只攜帶了9個攝像頭;毅力有23個。工具和任務也變得越來越複雜。然而，值得注意的是，Xilinx的電路經受了時間的考驗。

“勇氣號”和“機遇號”本應在火星上持續90個地球日，但每個地球日都持續了好幾年。攜帶Xilinx產品的“好奇號”在2012年著陸後執行了為期兩年的主要任務，但在火星上生活了近7年後，它仍在強勁發展。鑑於這一記錄，薩旺特希望“毅力”號也能存活很長一段時間。

使集成電路響應更靈敏的一種方法是設計成易於調節的。我們知道了在電腦上應用軟件更新的價值，在火星上對漫遊者則有相當明顯的作用。例如，在“好奇號”上，2016年的一項軟件更新讓該探測器在激光擷取目標時更加自主。Xilinx能為其集成電路提供類似的靈活性。

“我們製造的這些芯片是可配置的，”薩旺特說。“設計師或用戶可以將特定的算法或設計放入其中，然後實現功能。它不是一個固定的功能，更傾向一個可編程的功能，一種根據需要進行改變的能力。”

Xilinx的系統已經通過了“毅力”號的強大測試。這些電路被用於“毅力”號著陸系統的“視覺計算”元件，使其能夠選擇在火星上降落的正確地點。具體來說，Xilinx產品處理圖像過濾、檢測和匹配等視覺任務。著陸的另一個關鍵部分涉及“毅力”號的距離和速度測量，使用的是由Xilinx技術提供動力的雷達終端下降傳感器。

薩旺特指出，儘管這些著陸系統不會在地面上運行數年或更久，但它們必須經歷幾個月的旅行，經歷發射時的震動、太空中極冷和極熱的環境以及太空輻射。

Xilinx公司的集成電路被用於“毅力”號上的四種儀器，它們的設計都能經受長期的火星輻射。這些儀器是行星x射線岩石化學儀器(PIXL)，用於識別化學元素;用於中繼電信的超高頻收發機;用於拍攝海面全景照片的毅力號桅杆相機，以及用拉曼和發光技術掃描可居住環境的有機物和化學物質(SHERLOC)，該技術對礦物、有機分子和潛在生命跡象進行精細探測。

Xilinx電路在NASA的小行星“貝努”的奧裡西斯-雷克斯（起源、光譜解釋、資源識別、安全- 風化層、探索者)任務中也運行良好，該任務自2016年以來一直在太空中，直到2023年才會帶著樣本返回地球。Xilinx計劃在NASA的木衛二快船任務發射中運用該技術，以環繞這顆冰冷的木星衛星，在計劃2024年發射後，則需要6年的太空巡航時間。

Xilinx是為“毅力”漫遊者的系統和儀器提供動力的合作公司之一。另一個是與芬蘭氣象研究所(FMI)合作的維薩拉。這次他們 為火星車上由西班牙領導的火星環境動力學分析儀提供了傳感器。火星環境動力學分析儀是一個紅色星球氣象站，用於檢測溫度、風速和風向、相對溼度和灰塵顆粒等。這個小組也意識到火星任務的挑戰性。

FMI行星研究和空間技術小組負責人瑪麗亞·健擇(Maria Genzer)在一份聲明中表示:“火星車的設備需適應火星的惡劣環境來運行，極低壓，極低溫度，而且必須能夠抵禦意外的全球沙塵暴。”“除了環境因素，火星和地球之間的距離也使這項任務具有挑戰性。如果出了問題，沒有人來修理儀器。”

至於Xilinx，其最新一代集成電路將於2020年5月發佈，它不僅能抵抗繞地球多個軌道或執行太陽系任務時的輻射，還將包括一個機器學習生態系統。機器學習(人工智能的一個方面)使計算機能夠從數據集中學習，並應用這些信息做出決定。

薩旺特說，例如，一顆繞地衛星可以丟棄包括雲在內的光學圖像，只在清晰的條件下發送圖像。推而論之，機器學習已經在火星上用於識別新的隕石坑等應用。

BY:Elizabeth Howell

FY: Jane