2023-11-29 07:32

你觉得给Windows打补丁很痛苦吗?试着修补数百万英里外的火星探测器

在最好的情况下,软件更新也会很棘手。现在,想象一下在数百万英里外的太空设备上更新传统技术。这就是NASA IT专业人员面临的巨大挑战。

十多年前,美国宇航局的好奇号探测器登陆火星。与此同时,如果你使用的是Windows,那么你运行的是Windows 7。在计算机时代,十年是很长的一段时间。今天,你很有可能运行的是Windows 11。那么,好奇号使用的是什么操作系统呢?答案是,它仍在运行风河的VxWorks。

VxWorks是一个流行的实时嵌入式操作系统。在“好奇号”上,它运行在200MHz的RAD750 PowerPC微处理器上,这是古老的750 PowerPC芯片的抗辐射版本。这些芯片上一次出现是在1999年的水果色苹果iMac G3等地球pc上。

那么,为什么NASA要用这么老、这么慢的芯片呢?答案是它们在抵御宇宙射线的硬件中更容易使用。这些芯片配有2g的闪存、256兆的随机存取存储器和256千字节的可擦除可编程只读存储器(EPROM)。

尽管硬件取得了成功,但软件仍有改进的空间。和大多数人一样,自2012年以来,你的电脑可能至少升级了三次。但这是NASA没有的奢侈。毕竟,太空中没有电脑维修人员。

现在,经过多年的开发,一个突破性的软件更新已经成功地安装在好奇号上,这使得火星探测器能够更快地行驶,并最大限度地减少车轮的磨损。

这次更新涉及大约180个变化,因此好奇号的科学和成像工作从4月3日到4月7日短暂暂停。这个最新的补丁很小:只有不到22 MB。尽管如此,它完全取代了早期的操作系统,更新上传了51个文件。

上传补丁的过程很慢。“好奇号”的上传速度最快,可以达到256kbps。为了提供一些背景信息,自从你上次使用调制解调器以来,你可能还没有见过这么慢的速度。结果,上传花了10天时间。实际安装在4月份花了4天时间。

然后,在一切检查完毕后,好奇号终于准备好运行它的新操作系统了。它的旧操作系统被存储在内存中,所以如果出了什么问题,重启它也不用花几天时间。

此次成功推出是一项重大成就。该补丁自2016年以来一直在计划中,那是“好奇号”最后一次进行软件大修。好奇号项目经理、喷气推进实验室(JPL)的Kathya Zamora-Garcia解释了这次更新的规模:“飞行软件对我们的任务至关重要,所以这对我们的团队来说是一件大事。”

该补丁带来了一系列改进,从通信的微小调整到更高效的计算机代码。

新版软件与旧版软件最大的区别在于,这次更新使“好奇号”能够更有效地执行“边开车边思考”,这与它的新版本“毅力号”类似。升级后的好奇号现在可以更快地处理图像,使其能够花更多的时间在运动中。

“好奇号”工程运营团队负责人、喷气推进实验室的乔纳森·丹尼森(Jonathan Denison)解释说,虽然“好奇号”的速度赶不上“毅力号”,但在性能上有好处:“在驱动段之间空转的时间更少,也意味着我们每天使用的能源更少。”他补充说,这个近11岁的月球车将继续采用创新策略,最大限度地利用其可用能量进行科学活动。

此次更新还解决了2013年首次出现的车轮磨损问题。新软件引入了两种移动指令,可以最大限度地减少所需的转向量,加速火星车的前进,减少车轮的磨损。

这一突破为好奇号的人类操作员提供了更流畅的驾驶体验。这是一个很大的变化,因为好奇号以前必须在驾驶段之间停下来几分钟。丹尼森解释了这种精简的体验意味着什么:“这不会让好奇号像毅力号那样快速行驶,但在行驶一段后,我们不会停整整一分钟,而是只停一两分钟。”

当然,最大的消息是这个补丁获得了成功。没有人愿意在1.43亿英里之外解决蓝屏死机问题。Denison对软件更新的成功表示宽慰和满意,他承认:“按下安装按钮的想法有点可怕。尽管我们进行了所有的测试,但在软件上线之前,我们永远不知道会发生什么。”

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