欧洲空间局(ESA)
火星车行驶期间,科学家选择钻探地点
火星车本就所剩不多的运行时间,可以用来选择钻探地点,而不是绕过每一个障碍物。在西班牙的塔韦尔纳斯沙漠,原型车 Charlie 在科学家根据其数据选择目标的同时,自主行驶了 60 多米,导航误差低于 1%。如果完整系统在 2030 年着陆后仍然可靠,那么都灵的一间控制室就可以批准一个科学目标,让火星车自行穿越安全地面。
火星车在火星上做出错误的路线选择后,无法获救。控制人员必须根据跨越太空传回的有限数据,判断坡度、危险以及有科学价值的目标。照片中看起来安全的路线,可能会困住或损坏车辆,而失去的一天无法挽回。困难之处不仅是让火星车移动,还要在任务时间耗尽之前,把每天的测量结果转化为下一组决策。
行驶只是问题的一半
火星车任务以指令周期运行。团队接收数据、进行解读、选择方案,再发送指令,让火星车稍后执行。这种延迟意味着,科学家不能像操控遥控车那样,简单地绕过每一块石头。
自主避障软件可以帮助火星车安全地驶向附近的地点。但它无法决定哪块岩石或哪片地面最值得研究。寻找古代微生物生命的迹象,需要地质背景信息以及多种仪器的测量结果。火星车必须抵达正确类型的地点,而不只是任何一个它能到达的地方。
这使得科学家的工作与行驶密切相关。他们需要综合读取图像、地下雷达和光谱分析结果,然后同时选择目标以及要在那里使用的仪器。

为火星进行的沙漠演练
2026 年 9 月,约 100 名科学家和工程师在西班牙的塔韦尔纳斯沙漠测试了这一结合流程。名为 Charlie 的原型火星车使用了原本为 Rosalind Franklin 火星车设计的制导、导航与控制软件。科学团队在意大利都灵的火星车运行控制中心工作,距离火星车约 1,200 公里。
这次测试将接近飞行任务的软件、原型仪器套件,以及分布在沙漠和控制室两地的团队结合在一起。科学家利用 Charlie 的数据,选择寻找生命证据的地点。操作人员则同时规划路线。
据火星车运行负责人介绍,第六天,Charlie 自主行驶了 60 多米,导航误差低于 1%。这并不意味着火星任务已经可以在没有人员参与的情况下运行。这意味着,在处理一小段地面时,持续不断地像操作操纵杆一样驾驶,已不再是唯一的方式。
团队也看到了不同类型的数据为何重要。根据火星车数据最初被判断为危险的一个斜坡,通过数字高程图显示其实是缓坡。二维图像让地形看起来比实际更具威胁。更好的信息可以把谨慎停车变成安全路线。
这次演练持续了 20 天,包括每天的数据下传、技术检查,以及在严苛环境中的操作流程测试。有一天,降雨中断了测试。这次中断发生在地球上;在火星上,更大的挑战将是让完整的指令流程与真实地形和通信系统协同运行。

控制室里的一天早晨
如果这些流程在越来越接近真实情况的测试中仍然可靠,Rosalind Franklin 团队就可以把更多火星运行时间用于选择钻探和分析地点,而不是手动绕过每一个障碍物。在都灵的一间控制室里,一名地质学家可能会在早晨从火星车全景图和一条雷达轨迹开始工作,批准一个目标,然后发现火星车已经在夜间穿越了一段安全地面。
这一未来取决于 Rosalind Franklin 预计在 2030 年着陆后,多个部分能否协同工作:火星车、其仪器、指令链、自主导航,以及通过 ExoMars 微量气体轨道器进行的通信。计划于 2027 年夏季进行的下一次野外测试,将加入涉及该轨道器的挑战。
因此,这种转变并不是从人类转向机器,而是从人类操控每一米,转向人类决定火星车应该研究什么,同时由软件处理附近的移动。如果系统能够维持运行,其好处就是为那些只有科学团队才能回答的问题争取更多时间。但首先,每日的科学指令流程和自主导航必须在真实的火星通信与地形条件下保持可靠。