PI Blog I 精准位移助力火星生命探测任务
“毅力号”火星探测器在继承“好奇号”探测经验的基础上，引入了更加先进的科学探测仪器。其中，PI的精密运动控制技术再次被纳入任务核心——在SuperCam系统中，PI的微型定位平台承担着关键的调焦控制功能。
SuperCam集成了可见光与红外光谱仪、激光器及高分辨率相机，用于远程分析火星岩石与土壤中的有机化合物痕迹，从而评估远古生命存在的可能。
此前，“好奇号”已在火星表面检测出构成生命的基础元素，包括碳、氢、氧、硫、氮与磷。这些发现来自其搭载的车载实验室ChemLab对钻取沉积岩粉末的化学分析结果。
2015年1月31日，MAHLI相机拍摄的一张图像展示了“好奇号”在夏普山“莫哈韦2号”钻孔位点的作业过程。该位点为当时“好奇号”在夏普山区域开展的第二次样本采集任务。
“好奇号”在夏普山“莫哈韦”钻探点的自拍影像
火星岩石富含硅元素，这一发现引发了关于未来火星资源开发的初步思考。
“毅力号”与“好奇号”均搭载了多个由PI提供的运动与定位系统。这些系统专为适应极端环境下的长期运行而设计，具备卓越的可靠性和稳定性。
PI技术升级：压电陶瓷促动器提升探测精度
上图展示的是PICMA®压电陶瓷促动器，该产品已在火星任务资格认证前完成了1000亿次循环寿命测试，验证了其在长期任务中的稳定性。
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的探测器渲染图
与所有航天任务一样，探测器所拍摄的图像往往最受关注，尤其是那些展现火星地貌全景或罕见景象的影像。然而，真正推动科学进步的是背后持续进行的化学分析与实验。
PI在“好奇号”任务中的关键作用
在距离地球数亿公里的深空，科研设备的稳定运行面临极大挑战。为此，“好奇号”的每个组件都必须经过严格验证。“好奇号”采用了PI和PI miCos的精密运动控制解决方案，支持其在火星开展多项核心科学实验。
“好奇号”搭载PI运动系统的工作示意图
PI的PICMA®多层压电陶瓷促动器长期以来被视为纳米定位领域的基准产品，其可靠性已在NASA的超大规模测试中得到充分验证。该促动器作为化学与矿物学分析仪(CheMin)的重要部件，对火星样本的矿物结构研究至关重要。
样本处理系统中集成的16个PICMA促动器及其柔性机构
该系统由32个样本室组成，其中5个样本室用于存放参考物质。矿物粉末通过漏斗输送到各个样本室，并由促动器驱动以特定频率振动，实现粒径与密度的均匀分布。
PICMA促动器的高精度振动控制能力，使样本在进入X射线衍射与荧光光谱系统前达到最佳状态。这些数据对于解析火星矿物组成具有重要意义。
考虑到火星表面的极端环境，探测器通常在夜晚进行测量，以保证CCD传感器的冷却效率，确保数据质量。
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在火星的首次应用
在利用PICMA促动器进行光谱分析的同时，“好奇号”上的ChemCam实验也首次实现了行星际LIBS分析。这项技术通过高能激光脉冲在目标样本上激发等离子体，随后由光纤耦合光谱仪捕捉光谱信号，用于解析样本元素构成。
LIBS技术的优势在于其远程探测能力，使探测器可对远处岩石进行化学分析。为确保光学系统的聚焦精度，PI miCos MT系列线性平移平台被用于调节望远镜次镜，以获取最佳光学反馈。
PI miCos MT系列精密线性平移平台
为应对发射与着陆阶段的剧烈振动，平台的所有组件——包括步进电机与交叉滚柱导轨——都经过专门优化，确保性能在极端条件下仍能保持稳定。平台具备高分辨率、低回程误差与优良轨迹重复性，从而满足自动对焦的严苛要求。
此外，平台还需适应火星昼夜温度剧烈变化的环境。为此，设计中引入了热补偿模型以及真空兼容的材料与涂层。该平台基于商用现货设计，不仅满足了飞行任务的可靠性要求，也有效控制了成本。
SuperCam：提升火星探测器的分析能力
SuperCam系统继承了ChemCam的高分辨率特性，同时引入彩色滤光片与更高灵敏度的探测器，使图像分析更加精细。
一台精密定位平台负责望远镜对焦，其依据导航相机提供的距离信息，通过两种算法确定最佳对焦位置：一种基于激光强度反馈，另一种通过图像对比度分析。SuperCam还集成了图像增强算法，以优化CMOS传感器的动态响应，提升成像质量。