与火星探测器驾驶员同行

第一次驾驶后的几个小时里，斯科特·麦克斯韦尔一直盯着卧室的天花板，兴奋不已。所有系统都已启动，他离开喷气推进实验室时已经发出了指令。现在他应该在火星时间的下一班之前睡觉。但他知道，在距离太阳第四远的行星上，勇气号火星车的轮子已经开始移动了。

“当时我在想，另一个星球上有一个机器人，正在按照我的指令做事。我无法想象自己会睡着，”麦克斯韦回忆道。“这简直让我震惊。我仍然觉得，我的日常工作就是伸出手，越过一亿英里的空旷空间，在另一个星球上移动一些东西，这真是太神奇了。”

马克斯韦尔是一支由工程师和科学家组成的团队的成员，他们花了近十年时间与美国宇航局勇敢的火星探测器“勇气号”和“机遇号”一起工作，操纵它们穿越风吹过的火星地形，取得突破性的新发现。他们中的许多人，连同一批新研究人员，还将指挥新的火星探测器“好奇号”，该探测器将于三周后着陆。这辆火星车要复杂得多，功能也更强大，设计使用寿命要比这两辆火星车最初的三个月寿命长得多。但众所周知的火星探测器任务在许多方面都奠定了基础——包括如何作为一名火星探测器驾驶员生活和工作。

人类在相当不起眼的环境中工作，穿着普通的衣服，坐在普通的电脑前，在南加州普通的小隔间里召开电话会议。然而，他们却在火星上驾驶小型汽车，这一令人难以置信的壮举让麦克斯韦尔这样的团队成员惊叹不已。这并不容易，不仅对团队成员的健康不利——在火星生活对某些人来说是地狱——而且对他们的人际关系也不利。但问他们，他们会说这是一生难忘的旅程。

从按下贪睡按钮的那一刻起，醒来驾驶火星车就变得非常复杂。在任务的早期，工程师们按照火星时钟生活。火星上的一天，称为火星日，比地球日长约 40 分钟，因此工程师们每天上班的时间比地球晚 40 分钟。火星计时需要进行一些详细的计算。从火星车驾驶员的角度来看，这很糟糕——除非你是麦克斯韦，他声称自己很喜欢它。

早起的人，比如曾在 MER 和凤凰号着陆器上工作的 JPL 科学家 Deborah Bass，以及该任务的副首席研究员 Ray Arvidson，都不太喜欢火星时间。“哦，这很痛苦，”Arvidson 说。“就像每天从欧洲旅行回来一样。”如今，MER 团队会提前计划，以便能够按照正常的地球时间表工作，但好奇号着陆后，300 到 400 人将恢复到火星时间及其奇特的时间表。

“此时此刻，另一个星球上有一个机器人，按照我的指令行事。这真是让我大吃一惊。”勇气号和机遇号采用太阳能供电，因此它们必须在火星白天工作，以确保电量充足。虽然好奇号有核发电机，但它也将主要在白天工作，以便其相机和仪器能够观测。巴斯表示，这意味着规划是关键。

“我们希望做好准备，这样当那艘小型航天器在火星上醒来时，我们就可以为其安排一整套工作，”她说。“我们在火星早上 5 点左右将其送出，这是一天的开始。所以我们说我们上火星夜班。”

由于火星时间的关系，白天和夜晚都变得漫长，喷气推进实验室的管理人员必须确保人们回家睡觉。“这太引人注目了，关掉它回家可能很有挑战性，”巴斯承认。

这也是一项挑战，因为团队成员对火星车和彼此怀有真正的感情，并希望在每一步新行动中都陪伴在他们身边。这项任务为十多年来一直在一起工作的人们提供了基石，他们经历了家人的去世、离婚和其他创伤性经历。最初，工程师和科学家只与其中一辆火星车联系在一起，并逐渐熟悉它们，讨论勇气号和“奥皮”的个性就像我们其他人讨论宠物一样。

“我们赋予了它们个性，但它们并不因此而失去真实性。如果你拥有了第一辆汽车，并且你很喜欢那辆车——也许它脾气暴躁，也许它很棒——那辆车对你来说就是某个人。这就像打了兴奋剂一样，”麦克斯韦说。“在某种程度上，你可以这样说罗孚——它有个性，是‘某个人’——她的性格，是整个运营团队的产物。”

日常琐事

尽管充满激情和兴奋，但火星探测器的驾驶也始于会议。火星探测器团队的早晨从规划会议开始；由康奈尔大学的史蒂夫·斯奎尔斯和圣路易斯华盛顿大学的教授阿维德森领导的科学团队，领导讨论探测器应该做什么。然后，包括麦克斯韦在内的工程师将指令传达给探测器本身。（此时它是唯一的探测器，因为机遇号是唯一仍在运行的探测器；它的孪生兄弟勇气号在陷入沙质土壤后失去了联系。）

火星到地球的光速延迟意味着在发送命令、执行命令和确认命令之间存在很长的滞后时间。在任务的早期，随着团队了解火星车如何响应，操作非常缓慢且简单。后来，火星车进行了人工智能升级，以帮助确定有趣的目标。这很有帮助，因为火星上很多事情可以在几分钟内发生变化——肆虐的沙尘暴、松散的土壤和其他意想不到的事情可能会破坏最好的计划。

“想象一下，你开车去杂货店时，发生了这样的延迟。20 分钟内什么都没有发生，即使发生了，你也不知道，因为你的后窗 20 分钟后才会更新。”“想象一下，你开车去杂货店时，发生了这样的轻微延迟。4 到 20 分钟内什么都没有发生，即使发生了，你也不知道，因为你的后窗 4 到 20 分钟后才会更新，”麦克斯韦说。为了避免漫长的等待，该团队现在为机遇号（以前的勇气号）编写了一系列任务，在一个周末内最多可以完成三天的任务。经过这么多年，他们对火星车的响应时间和能力很有信心，所以他们不必对每个小命令进行精确的细节测试。不过，好奇号任务将在一段时间内这样做。

下午晚些时候，机遇号停止行驶，使用高增益天线和火星奥德赛轨道器的中继将照片发回地球。这时，麦克斯韦和他的团队开始为第二天的工作做准备。当他们编写命令时，他们可以在一个定制的、类似视频游戏的软件平台中移动虚拟探测器，该平台充当火星探测器的化身。计算机版本有助于验证命令。

“当它执行时，不会有人在场按下紧急按钮，所以任何可能出错的事情，我们都必须提前考虑到，”麦克斯韦说。

但有时，火星会抛出一个曲线球，任何人都无能为力。

丧失斗志

两辆火星车在早期都出现了一些问题；它们的太阳能电池板一次又一次地积满灰尘，而且在任务开始几年后，勇气号失去了对六个车轮中一个车轮的控制。一些仪器最终磨损，比如火星车用来磨碎岩石的岩石磨料工具中的金刚石。但这些限制都没有造成严重问题。然后在 2009 年 5 月 1 日，步履蹒跚的勇气号陷入了困境。

“就像滑冰运动员突破地面一样；Spirit 突破了看似非常友好的地形，”Maxwell 回忆道。“这是更柔软、更蓬松的地形，所以她很难获得牵引力。”

该团队前往喷气推进实验室的火星车测试台，这是一个沙箱，里面有一辆全尺寸的火星车复制品，他们可以在那里尝试一些操作。他们制定了一个计划，并在火星冬季来临之前开始发送命令——然后另一个轮子坏了。尽管如此，麦克斯韦和他的团队还是想出了一个基本上可以帮助勇气号游出陷阱的方法，他们在它后面堆了一堆泥土。在太阳在冬季地平线上落得太低之前，他们取得了 30 厘米的进展，勇气号的太阳能电池板倾斜错了方向。勇气号进入了休眠状态，据大家所知，它再也没有醒来。美国宇航局在去年最终放弃之前，曾发出 1,300 多次呼叫火星车的尝试。

“胜利就在眼前，但我们没有时间。这真是太令人沮丧了，”马克斯韦尔说。

这次经历激发了阿维德森对火星地形力学的兴趣，他研究了不同深度和地壳下的土壤特性。他是好奇号新地形力学实验的联合研究员，该实验将使用来自火星车的详细遥测数据来帮助它绘制安全路线，避开像捕获勇气号的那个沙坑。它还将帮助科学家了解结壳土壤的形成方式及其与现代火星水循环的关系。它基于阿维德森为释放勇气号而建立的系统。“我决定再也不会发生这种事了，”他说。

每隔两秒钟，该系统就会记录火星车的俯仰、偏航、滚动和电机电流，同时构建地形图。然后这些数据会输入计算机模型。好奇号系统将以类似的方式工作。以下是 MER 项目的一个例子，名为 Artemis。

除了帮助未来的火星任务外，所有火星车驾驶员的工作——火星时间的生活、熬夜和错过约会——都激发了公众的想象力，并改变了我们看待这颗邻居星球的方式。这颗以战神命名的红色星球不再是一个陌生的地方；现在它是一个充满泥土、铁锈色的景观，人类几乎可以在其中奔跑。正如麦克斯韦指出的那样，火星车的身高与普通人差不多，它们用立体彩色视觉看世界。

“当你通过他们的眼睛看火星时，你会感觉就像通过自己的眼睛看火星一样，”他说。“我们目前还不能用脆弱的人类身体去那里，但我们可以派出机器人，它们可以把度假照片发给你，让你看看如果你亲自去火星会是什么样子。”

尽管过去十年公众对火星探测车的喜爱有加，但现在大多数人已经忘记了它，就像常规航天飞机发射有时无法登上报纸一样。但机遇号仍然不断带来新发现。

“1969 年，我们把人类送上了月球。晚上出门时，你会看到天空中那巨大的物体——天哪，人们在上面行走。但到了阿波罗 17 号，每个人都厌倦了它，”麦克斯韦说。“所以我们不是每天的头条新闻，我明白这一点。但对我来说，它永远不会让人厌倦。”

阿维德森也有同感：“我们在另一个星球上驾驶探测车。这怎么会不有趣呢？”