火星車不再迷路：NASA新技術讓毅力號在火星實現厘米級自主定

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想象一下，你在一片怪石嶙峋的荒漠中獨自駕車。這里沒有道路，沒有地圖，沒有GPS，每天只能打一個電話詢問位置。這就是NASA毅力號火星車過去五年的日常。但在2026年2月，這臺探測器獲得了一項顛覆性能力：它不再依賴地球指令，只需兩分鐘即可自主確定自身位置，誤差不超過25厘米——相當于一個標準垃圾桶的直徑。

此前的視覺里程計技術存在致命缺陷。火星車通過分析連續拍攝的地貌特征估算位移，但車輪打滑和圖像識別誤差會不斷累積。行駛數百米后，位置偏差可達35米。這種不確定性迫使火星車頻繁停車，等待地球控制中心確認："你沒迷路，很安全，繼續開。

新算法徹底改變了這一局面。項目團隊用過去264個停靠點的數據測試，定位準確率達到100%。現在毅力號可以連續行駛數公里，無需等待地球回傳的指令。

這項突破的關鍵硬件，竟來自一架已退役的直升機。火星車內部有一個金色方盒，稱為直升機基站（HBS）。它原本用于與"機智號"火星直升機通信，內置一塊2010年代中期的商業級智能手機處理器。

這塊芯片的計算速度比毅力號主計算機快100倍。主計算機基于1997年的抗輻射硬件設計，運行速度極慢，無法處理復雜的圖像匹配運算。機智號任務冒險驗證了商業芯片在太空的可靠性，完成了72次飛行后，這架直升機為火星車留下了寶貴的計算資源。

團隊還解決了硬件損傷問題。測試中發現HBS的1GB內存約有25位損壞，他們開發了隔離方案和"健全性檢查"機制。算法在HBS上多次運行，主計算機交叉驗證結果一致性，確保定位可靠。

火星車定位技術的演進，映射出深空探測從地球遙控向自主智能的歷史性轉變。

早期勇氣號和機遇號幾乎完全依賴地球控制。地面團隊根據軌道圖像規劃路線，火星車執行指令，每日行駛距離通常不超過100米。好奇號引入了自動導航（AutoNav），可實時避障，但仍需地球定期校正位置。

毅力號在此基礎上實現了真正的全球定位能力。結合近期部署的生成式人工智能路線規劃，火星車現在可以自主選擇路徑點，確定精確位置，執行長途駕駛。這種自主性對于人類登陸火星至關重要——地球與火星通信延遲可達20分鐘，實時遙控不現實。

技術團隊已將目光投向月球。月球南極的極端光照條件和漫長月夜，對定位精度提出更高要求。同樣的技術框架將應用于未來的月球車任務。

中國天問一號任務的祝融號火星車，目前仍采用傳統的視覺里程計結合地面控制模式。火星車通過立體相機獲取地形信息，依靠地面團隊解算位置和規劃路徑，尚未具備在軌地圖匹配的自主全球定位能力。

這種差異反映了中國在深空探測自主導航領域仍需突破的關鍵技術。目前，中國航天科技集團正在研究基于SLAM（同步定位與地圖構建）的自主導航技術，用于未來的月球和火星探測任務。嫦娥系列月球車已實現一定程度的自主避障，但在絕對位置確定方面，仍依賴地面測控網的軌道數據支持。

火星全球定位技術的開源算法思路和硬件驗證經驗，為中國提供了重要參考。特別是商業級處理器在太空環境下的可靠性驗證，以及圖像匹配算法的輕量化設計，都值得正在研制下一代火星車的中國工程師關注。

從每天等待一個電話確認位置，到兩分鐘內自主精確定位，毅力號的這次升級不僅是軟件更新，更是深空探測自主化時代的里程碑。當未來的中國宇航員踏上火星表面時，他們腳下的探測器或許也能像地球上的手機導航一樣，實時顯示："您當前位于火星烏托邦平原，定位精度25厘米。"

Verma, V., & Nash, J. (2026). Mars Global Localization algorithm development and deployment. NASA JPL Robotics Operations.