毅力号去火星还带个无人机，由Linux+开源软件控制，Linux成为火星首个开源 ...

大数据文摘出品
作者：王烨
“毅力号”火星车登陆火星的视频传回来了！
这是NASA的“毅力号”火星车最黑暗的7分钟，这7分钟里，航天器与地球控制中心的通讯完全中断，这期间的着陆过程需要由火星车自主控制。
幸运的是，自主着陆系统表现良好，火星车成功着陆预定地点——耶泽洛陨石坑。

整个着陆的场面可谓是惊心动魄，着陆的时候，释放火星车的飞行器将火星地表的尘埃和沙砾卷起漩涡。
除了“毅力号”火星车本身，文摘菌注意到，这次参与火星探险的还有一个无人机，“机智号”。
“机智号”无人机不仅是第一个在外星球上测试动力飞行的飞行器，其飞行控制程序搭载在Linux上，也让Linux成为首个登上火星的开源系统。

并非主线任务，而是探索开源软件上火星的可能性
这次“毅力号”登陆火星的任务主要是寻找远古生命的迹象，收集岩石和泥土样本等，大多由火星车自己完成，“机智号”无人机并不参与。
“机智号”作为第一款在火星上进行飞行测试的无人机，更多是一种技术示范，目的在于展示使用商用硬件和开源软件在火星上飞行的可能性。

火星的大气密度只有地球大气密度的百分之一，引力也只有地球的三分之一，在此之前，还从来没有人尝试过在火星上飞行。
想要在火星上的飞行，要克服许多不利条件。
首先是其设计要足够轻巧和坚固，可以藏在火星车有限的空间中，并且能够在合适的位置正确展开。

其次是要克服火星恶劣的气候，在火星零下90摄氏度的寒冷夜晚，无人机要自动保持温度。
第三是没有外来能源，无人机还要能自主通过太阳能电池板充电。
最后就是自主飞行，这就要靠NASA的研究人员基于Jet Propulsion Laboratory's (JPL)的开源框架 F（发音为F prime）开发的飞行程序来控制了。
这一切，都将集成在“机智号”仅1.8公斤的机身里，技术难度可想而知是非常大了。

“机智号”无人机主要技术参数
开源系统+开源框架，方便你也做一个
“机智号”无人机的飞行控制程序是基于Jet Propulsion Laboratory's (JPL)的开源框架 F定制的，搭载于Linux系统中，这让Linux成为第一个登上火星的操作系统。
F 是一个组件驱动的框架，支持航天飞行和其他嵌入式软件应用程序的快速开发和部署。
F 曾多次成功地部署在多个空间应用领域，支持量身定制，不仅限于小规模的航天系统，还可以在如小型卫星，以及像“机智号”无人机这样的自主飞行无人机上运行。
它包括:

• 将飞行软件分解为具有定义良好的接口的离散组件的体系结构
  
• 提供消息队列和线程等核心功能的C++框架
  
• 用于指定组件和连接并自动生成代码的建模工具
  
• 越来越多的通用组件集合
  
• 在单元和集成级别测试飞行软件的测试工具
  

几年前，这个框架在GitHub上已经开源。

F 框架GitHub链接：
在 IEEE Spectrum 的一次采访中，Timothy Canham，一位 JPL 嵌入式软件工程师表示：
这是我们第一次在火星上飞行 Linux。（无人机）实际上运行在一个 Linux 操作系统上。我们正在使用的软件框架是当时在 JPL 为立方体卫星和仪器开发的，几年前我们开源了它。
所以，你可以得到在火星直升机上飞行的软件框架，并将它用在你自己的项目上。这是一种开源的胜利，因为我们拥有一个开源的操作系统和一个开源的飞行软件框架，还有一些现成的商业部件，如果你有一天想自己做的话，你可以买到。
Linux是最成功的太空操作系统
当然，还有许多其他的 NASA 开源项目，美国宇航局有超过500个开源3.0许可认证的项目。
早在出现自由软件和开放代码的概念之前，美国宇航局就在 COSMIC 程序下自由地分享了它的大部分代码。
至于Linux，除了是第一个登上火星的操作系统，也是最早进入太空的开源操作系统，NASA在国际空间站上就长期使用 Linux。
Linux 通往霸主开源系统地位的道路也始于NASA的戈达德太空飞行中心超级计算机中心（GSFC）的第一台 Beowulf 超级计算机。
和“机智号”无人机一样，Beowulf 超级计算机是用 COTS 设备打造的。它搭载16个 Intel 486DX 处理器和一个10mbps 的网络，总价格只有几千美元。
虽然它的运算速度相当慢，但 Beowulf 向我们展示了用极少的预算和开源的 Linux 就可以构建超级计算机。
包括到现在，“机智号”无人机依然向我们证明，在太空中，用 Linux 配合开源软件依然可以做成伟大的事情。
相关报道：