好奇号火星车已运行13年，远超设计寿命。JPL工程师通过一系列巧妙修复使其持续产出科学成果。
13年前，好奇号火星车在盖尔陨石坑表面完成了惊心动魄的七分钟恐怖着陆，那一天是2012年8月6日。当时NASA官方给它的设计寿命是2年，即一个火星年的基本科学考察任务。13年后的今天，这台重约899公斤、距离地球超过2亿公里的六轮机器人不仅仍在运转，还在持续产出具有真正科学价值的探测数据，远超所有人的预期。
JPL工程运营副主管Alexandra Holloway在IEEE Spectrum的长篇采访中，首次详细揭示了让这台高龄探测器顽强存活至今的幕后故事，其曲折精彩程度堪比太空救援电影。好奇号的大脑由两台互为冗余的计算机组成，团队亲切地称其为A和B，这种双机备份设计从一开始就是为了应对深空环境的不确定性。着陆时最早启用的是A计算机，但运行了约200个火星日后，A计算机的NAND闪存出现无法忽视的异常问题，团队果断将控制权切换到B计算机。此后团队安心依赖B工作了漫长岁月，直到某一天B突然毫无征兆地无法挂载磁盘分区，整个系统瞬间陷入半瘫痪状态。团队被迫做出了一个让所有人手心冒汗的决定：切换回那台已经整整2000个火星日未曾被信任过的A计算机，没人知道它是否还能正常工作。
然而A的内存也已严重退化，NAND存储芯片中仅剩下约2GB的可用空间，而且运行状态极不稳定。情况在团队小心翼翼地精打细算将B上的关键科学数据传回地球后变得更加恶化，A开始出现与当年故障完全相同的前兆迹象，似乎底层的内存芯片焊点正在逐渐松动脱焊。面对这台远在数亿公里外无法进行任何物理维修的设备的存储危机，JPL工程师想出了一个堪称优雅到极致的纯软件解决方案。他们意识到好奇号上还有一处被长期忽视的可用存储空间：飞行软件自身占用的NOR内存芯片中的冗余区域。经过紧张而仔细的分析后，团队果断决定删除两个已不再需要的老版本飞行软件固件，从NOR内存中腾出了宝贵的64MB连续空间，将其重新分配为A计算机的独立文件系统。
这个极其巧妙的修复方案意味着如今A计算机仅以不到原始内存容量百分之一的微小空间在运行，但它仍然能够执行所有核心功能。它可以驱动机器人的行走运动系统、管理科学数据采集与存储、维持与地球轨道中继卫星的通信链路，虽然操作变得明显更慢更受限制，但理论上甚至依然可以开展科学实验。JPL团队将这次承载了全体希望的软件发布命名为R-Hope，一个融合了工程实用主义与浪漫主义色彩的名字，代表着他们对这个看似绝望的局面寄予的最真切期待。
除了深层的计算机故障，好奇号的物理硬件也在经历着火星严酷环境带来的缓慢而痛苦的全面衰退。车轮磨损是最直观且无解的物理挑战。火星表面看似细小平坦无害的岩石，实际上是深深埋藏在松软沙土中的巨砾尖端，其边缘锋利如剃刀，这一地形特征在设计初期完全未被充分预料。为了减缓前轮铝合金轮毂的进一步磨损和撕裂，好奇号现在已经改变了行驶策略，改为倒着行驶以让更坚固的后轮承担主要推动力。在电力供应方面，好奇号的多任务放射性同位素热电发生器中的钚238燃料随着自然衰变，输出功率正在逐年稳步下降。工程团队通过让计算机提前进入休眠模式、在夜间科学活动窗口中精细优化各种功耗、减少非必要加热等几十种手段来努力补偿这一持续的能量损失。Holloway在采访中谨慎而乐观地预计，如果一切顺利且不再出现新的致命故障，好奇号至少能坚持工作到2035年，甚至可能创造更令人难以置信的服役纪录。
原文：https://spectrum.ieee.org/curiosity-rover-jpl-mars-science