Curiosity este un rover proiectat pentru a explora craterul Gale de pe Marte, ca parte a misiunii NASA Mars Science Laboratory (MSL). Curiosity a fost lansat de la Cape Canaveral la 26 noiembrie 2011, ora 15:02 UTC și a aterizat pe Aeolis Palus în interiorul Gale la 6 august 2012, ora 05:17 UTC. Obiectivele roverului au inclus o investigație a climatului și a geologiei marțiene; cercetarea dacă situl a oferit vreodată condiții de mediu favorabile vieții microbiene, inclusiv investigarea rolului apei; și studii privind habitatele planetare în pregătirea explorării umane a planetei.

În decembrie 2012, misiunea de doi ani a lui Curiosity a fost extinsă indefinit, iar la 5 august 2017, NASA a sărbătorit cea de-a cincea aniversare a aterizării roverului. Curiosity este încă operațional, iar la , Curiosity era pe Marte de soli, de la aterizarea din 6 august 2012. Designul roverului servește drept bază pentru roverul Perseverance, care va purta diferite instrumente științifice.

Obiective Principalele obiective științifice ale misiunii MSL sunt de a ajuta să se determine dacă Marte ar fi putut să susțină vreodată viața, precum și să determine rolul apei și să studieze climatul și geologia planetei Marte. Rezultatele misiunii vor ajuta de asemenea la pregătirea pentru explorarea umană a planetei. Pentru a contribui la aceste obiective, MSL are opt obiective științifice principale:

Evaluarea proceselor biologice Să determine natura și clasificarea compușilor organici de carbon Să facă un inventar al principalelor componente care permit viața: carbon, hidrogen, azot, oxigen, fosfor și sulf Să identifice caracteristicile care pot reprezenta efectele proceselor biologice (biosemnături și biomolecule) Obiective geologice și geochimice Să investigheze compoziția chimică, izotopică și minerală a suprafeței marțiene. Să interpreteze procesul de formare și erodare a rocilor și a solului. Evaluarea proceselor planetare Evaluarea proceselor evolutive ale atmosferei marțiene pe termen lung (4 miliarde de ani). Determinarea stării actuale, ciclurile și distribuția apei și a dioxidului de carbon. Evaluarea radiației de suprafață Caracterizarea spectrul larg de radiații de la suprafață, inclusiv radiația cosmică, evenimentele cu particule solare și neutronii secundari. Obiectivul include măsurarea și expunerea la radiații în interiorul navei spațiale în timpul călătoriei spre Marte. Aceste date sunt importante pentru o viitoare misiune cu echipaj uman..

După aproximativ un an de misiune la suprafață și după ce s-a apreciat că vechiul Marte ar fi putut fi ospitalier pentru viața microbiană, obiectivele misiunii MSL au evoluat în dezvoltarea de modele predictive pentru procesul de conservare a compușilor organici și a biomoleculelor.

Specificații tehnice Curiosity a reprezentat 23% din masa navei spațiale de 3.893 kg la lansare. Masa rămasă a fost eliminată în procesul de transport și de aterizare. Dimensiuni: Roverul are o masă de 899 kg, dintre care instrumentele științifice cântăresc 80 de kg. Are o lungime de 2,9 metri, lățime de 2,7 metri și înălțime de 2,2 metri. Sursa de alimentare: Curiosity este alimentat de un generator termoelectric radio-izotopic (RTG), la fel ca Viking 1 și Viking 2 care au aterizat pe Marte cu succes în 1976. Sistemele energetice radioizotopice (RPS) sunt generatoare care produc energie electrică din decăderea radioizotopilor, cum ar fi plutoniu-238, care este un izotop ne-fisil de plutoniu. Căldura dată de decăderea acestui izotop este transformată în tensiune electrică prin termocupluri, asigurând o putere constantă în toate anotimpurile și pe timp de zi și noapte. Pierderile de căldură sunt de asemenea utilizate pentru a încălzi sistemele, eliberând energia electrică pentru funcționarea vehiculului și instrumentelor. RTG-ul Curiosity este un MMRTG (Multi-Mission radiometrice termoelectric Generator), proiectat și construit de "Rocketdyne" și "Teledyne Energy Systems" și asamblat și testat de laboratorul național Idaho. Sursa de alimentare generează 9 MJ (2,5 kWh) de energie electrică în fiecare zi, mult mai mult decât panourile solare ale lui Mars Exploration Rover, care generau aproximativ 2,1 MJ (0,58 kWh) zilnic. Ieșirea electrică de la MMRTG încarcă doi acumulatori litiu-ion. Acest lucru permite subsistemului de putere să satisfacă cerințele de vârf de putere ale activităților roverului atunci când cererea depășește temporar nivelul de ieșire constant al generatorului. Fiecare baterie are o capacitate de aproximativ 42 amperi-oră. Sistemul de respingere a căldurii: Temperaturile la locul de aterizare pot varia de la -127°C la 40°C, prin urmare, sistemul termic încălzește roverul pentru cea mai mare parte a anului marțian. Sistemul termic face acest lucru în mai multe moduri: pasiv, prin disiparea la componentele interne, prin încălzitoare electrice amplasate strategic pe componentele cheie și prin utilizarea sistemului roverului de respingere a căldurii (HRS). Utilizează lichid pompat prin tubul de 60 m din corpul roverului, astfel încât componentele sensibile să fie păstrate la temperaturi optime. Calculatoare: Cele două calculatoare identice ale roverului, numite Rover Computer Element (RCE) conțin memorie rezistentă la radiații pentru a tolera radiațiile extreme din spațiu și pentru a proteja împotriva ciclurilor de întrerupere. Calculatoarele rulează pe VxWorks, un sistem de operare în timp real (RTOS). Fiecare memorie a calculatorului include 256 kB de EEPROM, 256 MB de DRAM și 2 GB de memorie flash. Pentru comparație, Mars Exploration Rovers a folosit 3 MB de EEPROM, 128 MB de DRAM și 256 MB de memorie flash.

Comunicații: Curiosity este echipat cu un sistem de comunicații pe bază de redundanță care are un transmițător și receptor de bandă X care pot comunica direct cu Pământul și Electra-Lite construit pe baza tehnologiei echipamentelor radio definite prin software pentru comunicarea cu sondele spațiale care orbitează Marte. Comunicarea cu sondele este calea principală pentru revenirea datelor pe Pământ, deoarece ele au mai multă putere și antene mai mari decât dispozitivul de aterizare, permițând viteze mai rapide de transmisie. Semnalele dintre Pământ și Marte durează în medie 14 minute și 6 secunde. Curiosity poate comunica cu Pământul direct la viteze de până la 32 kbit/s, însă cea mai mare parte a transferului de date este transmisă prin Mars Reconnaissance Orbiter și 2001 Mars Odyssey. Viteza de transfer a datelor între Curiosity și fiecare sondă spațială poate atinge 2000 kbit/s și respectiv 256 kbit/s, dar fiecare sondă poate comunica cu Curiosity doar pentru opt minute pe zi. Comunicarea de la și la Curiosity se bazează pe protocoalele de comunicații de date spațiale convenite la nivel internațional, așa cum au fost definite de Comitetul consultativ pentru sistemele de date spațiale. Sisteme de mobilitate: Curiosity este echipat cu șase roți cu diametrul de 50 cm cu suspensie rocker-bogie. Sistemul de suspensie a servit și ca echipament de aterizare pentru vehicul, spre deosebire de predecesorii săi. Fiecare roată este acționată și adaptată independent, permițând roverului să traverseze mai multe tipuri de teren. Pe fiecare roată este imprimată în relief codul Morse pentru JPL (Jet Propulsion Laboratory) (· --- · · · · ···). Pe măsură ce roverul înaintează, amprenta rămâne pe solul marțian. Curiosity este capabil să urce pe dune de nisip cu pante până la 12,5°. În funcție de centrul de greutate, vehiculul poate rezista la o înclinare de cel puțin 50° în orice direcție fără să se răstoarne, dar senzorii automați limitează roverul la o înclinare de 30°. După șapte ani de utilizare, roțile sunt uzate vizibil. Curiosity se poate rostogoli peste obstacole care se apropie de înălțimea de 65 cm, și are un gardament la sol de 60 cm. Pe baza variabilelor, inclusiv nivelurile de putere, dificultatea terenului, alunecarea și vizibilitatea, viteza maximă de traversare a terenului este estimată la 200 m pe zi prin navigarea automată. Roverul a aterizat la aproximativ 10 km de baza Muntelui Sharp, (numit oficial Aeolis Mons ) și era de așteptat să traverseze un minim de 19 km în timpul primilor săi doi ani de misiune. Poate călători până la 90 m pe oră, dar viteza medie este de aproximativ 30 m pe oră. Vehiculul este 'condus' de mai mulți operatori iar liderul grupului sistemelor autonome, mobilității și sistemelor robotice de la JPL este Vandi Verma, care a co-scris limbajul PLEXIL folosit pentru funcționarea roverului.

Instrumente

Strategia generală de analiză a eșantioanelor începe cu camere de înaltă rezoluție care caută caracteristici de interes. Dacă o anumită suprafață prezintă interes, Curiosity poate vaporiza o mică parte din ea cu un laser cu infraroșu și examinează semnătura spectrului rezultat pentru a interoga compoziția elementară a rocilor. Dacă semnătura este interesantă, roverul folosește brațul său lung pentru a se roti pe un microscop și un spectrometru cu raze X pentru a arunca o privire mai atentă. În cazul în se justifică o analiză suplimentară, Curiosity poate să furnizeze o mostră pulbere laboratoarelor de analiză SAM sau CheMin din interiorul roverului. Camerele MastCam, Mars Hand Lens Imager (MAHLI) și Mars Descent Imager (MARDI) au fost dezvoltate de Malin Space Science Systems și toate au componente comune de proiectare.

În total, roverul are 17 camere: HazCams (8), NavCams (4), MastCams (2), MAHLI (1), MARDI (1) și ChemCam (1); cinci dintre acestea sunt utilizate pentru efectuarea de experimente științifice iar restul de douăsprezece pentru deplasare.

Sistemul MastCam

Sistemul MastCam este alcătuit din două camere color fiecare dotată cu un senzor CCD, care oferă imagini multiple cu culori reale cu rezoluție de 1600×1200 pixeli și până la 10 cadre pe secundă video comprimat la 720p (1280×720).

Una din camerele MastCam este o cameră cu unghi mediu (MAC), care are o distanță focală de 34 mm, un câmp de vedere de 15° și poate obține o scală de 22 cm/pixel. Cealaltă cameră este o cameră cu unghi îngust (NAC), care are o distanță focală de 100 mm, un câmp de vedere de 5,1° și poate obține o scală de 7,4 cm/pixel. Malin a dezvoltat, de asemenea, o pereche de MastCams cu lentile zoom, dar acestea nu au fost incluse în rover din cauza timpului necesar pentru testarea noului hardware și a noii date de lansare din noiembrie 2011. Totuși, versiunea îmbunătățită a zoom-ului a fost selectată pentru a fi inclusă în misiunea Mars 2020 ca Mastcam-Z.

Fiecare cameră este dotată cu o memorie flash de 8 GB, capabilă să stocheze peste 5.500 de imagini brute și poate aplica compresie în timp real fără pierderi de date. Camerele au o capacitate de autofocalizare care le permite să se concentreze asupra obiectelor de la 2,1 m la o întindere nesfârșită. În plus față de filtrul fix RGBG Bayer, fiecare cameră are un filtru rotativ cu opt poziții. În timp ce filtrul Bayer reduce fluxul luminos vizibil, toate cele trei culori sunt în mare parte transparente la lungimi de undă mai mari de 700 nm și au un efect minim asupra acestor observații în infraroșu. Fiecare fotografie este mai întâi trimisă pe Pământ la o rezoluție mult redusă (200x150 pixeli) pentru a permite oamenilor de știință NASA să decidă dacă este necesar retransmiterea imaginii la rezoluție completă.

ChemCam

ChemCam este un instrument care permite analiza de la distanță a naturii, compoziției chimice și a stării de degradare a rocilor. ChemCam este alcătuit dintr-un laser (LIBS - Laser-Induced Breakdown Spectrometer) și o cameră (RMI - Remote Micro-Imager). Scopul laserului este de a furniza informații despre compoziția rocilor și a solului, în timp ce RMI oferă oamenilor de știință imagini de înaltă rezoluție a zonei de prelevare a probei.