Mars Science Laboratory - Curiosity

È destinato a lavorare per almeno 23 mesi dopo l'atterraggio, il rover Curiosity. Il robot più complesso mai concepito per l'esplorazione di un pianeta esaminerà decine di campioni estratti dalle rocce o dal terreno marziano.
Curiosity è dotato della strumentazione più avanzata tra tutte quelle utilizzate dalle precedenti missioni su Marte. Il suo obiettivo, stabilire se ci siano state o ancora esistano condizioni favorevoli alla vita, a livello microbico, e se i minerali del pianeta rosso conservino tracce di passate forme organiche.
Il lancio è avvenuto il 26 novembre 2011, da Cape Canaveral, Florida, l'atterraggio è previsto per il 6 agosto 2012, alle 7,31 ora italiana.

La navetta è disegnata per scendere nell'atmosfera marziana disegnando larghe curve a forma di esse. A tre minuti dall'atterraggio frenerà la discesa con un paracadute, poi userà retrorazzi montati sullo stadio superiore che negli ultimi secondi funzionerà come uno skycrane, calando il rover attaccato a fili. Come un ragno che scende dalla tela.

Se paragonato ai rover gemelli Spirit e Opportunity, lanciati nel 2003 e arrivati nel gennaio 2004 sul pianeta rosso, Curiosity è grande il doppio, circa 3 metri di lunghezza, e cinque volte più pesante.
Dai Mer, Mars Exploration Rovers Spirit e Opportunity, ha ereditato molti elementi, tra cui le sei ruote motrici e il sistema di visione, anche se migliorato, che prevede macchine fotografiche montate su una struttura verticale, per permettere al team di guida , nel centro di controllo del Jpl, di scegliere le zone da esplorare, i percorsi e le rocce da analizzare.

Diversamente dai precedenti rover, Curiosity può raccogliere campioni di rocce e di terreno, che verranno inseriti in strumenti per analisi sul posto di cui il rover è dotato.
Tra gli strumenti proposti dalla comunità scientifica, la Nasa ne ha scelti otto, a cui si aggiungono quelli forniti dalla Russia e dalla Spagna.

Il Rover Curiosity, costruito dal Centro Nasa Jpl, è in grado di superare ostacoli alti fino a 65 centimetri e di marciare per 200 metri al giorno.

L'energia necessaria al funzionamento del rover è fornita da una mini centrale nucleare alimentata da plutonio 238. Il rover è troppo grande e complesso per sopravvivere grazie all'alimentazione di pannelli solari. Così era avvenuto per i suoi predecessori, molto più piccoli e semplici, Spirit e Opportunity, che vissero anche momenti di crisi energetica: la polvere marziana spesso si accumulava sui pannelli riducendo al minimo l'apporto energetico necessario e spesso la situazione si risolse grazie a provvidenziali tempeste di vento; un rischio che la costosa (due miliardi e mezzo di dollari) missione di Mars Science Laboratory non può permettersi.

La centrale nucleare dovrebbe garantire alla missione una vita operativa di almeno un intero anno marziano, pari a 687 giorni terrestri. Durante il viaggio verso Marte, durato otto mesi e mezzo, il sistema ha fornito circa 110 watts di elettricità per mantenere le funzioni vitali minime degli strumenti del rover all'interno della navetta: dal braccio robotico, alle ruote, dai computer alla radio.
Fluidi riscaldati dall'eccesso di calore del generatore sono circolati in tubazioni attraverso il rover per mantenere l'elettronica e gli altri sistemi a temperature operative accettabili.

La missione Mars Science Laboratory è stata disegnata per utilizzare i collegamenti radio attraverso le sonde Nasa in orbita intorno a Marte . Saranno queste a garantire le comunicazioni tra Curiosity e la rete di antenne sulla Terra Deep Space Network.

Curiosity atterrerà ai piedi di una montagna che si trova all'interno del cratere Gale. Il rilievo è costituito da strati di minerali che normalmente si formano in presenza di acqua. L'area scelta per l'arrivo è caratterizzata da sedimenti alluvionali trascinati da acque oggi scomparse.
Il cratere Gale è stato scelto per le sue caratteristiche geologiche tra oltre 30 possibili siti, esaminati da 100 scienziati di tutto il mondo che hanno studiato le immagini inviate dalla sonda Nasa Mars Reconnaissance Orbiter a partire dal 2006 , oltre a quelle di altre sonde precedenti.

Mars Science Laboratory è stato studiato per un atterraggio all'interno di un'area di non oltre 20 chilometri, con una precisione cinque volte superiore alle missioni precedenti. L'accuratezza nel centrare l'obiettivo ha reso possibile prendere in considerazione anche siti che altrimenti sarebbero stati scartati perché vicino a terreni accidentati e pericolosi. La stessa zona prescelta non sarebbe stata mai presa in considerazione perché troppo vicina alle pareti scoscese del cratere Gale, se la missione non fosse stata preparata in base ad un atterraggio di precisione; una prima assoluta di un nuovo sistema che sarà essenziale quando si deciderà una missione per andare a prendere campioni di rocce marziane , portandoli poi a Terra.

Una suite di strumenti chiamati Sample Analysis at Mars analizzeranno i campioni geologici raccolti, a cui si aggiungono anche le rilevazioni dell'atmosfera.
Tra questi, un gas cromatografo, uno spettrometro di massa, uno spettrometro laser in grado di identificare un'ampia gamma di composti organici, contenenti carbonio e di determinare la percentuale dei differenti isotopi degli elementi chiave: un dato importante per comprendere la storia dell'atmosfera marziana e per ricostruire le fasi della passata presenza di acqua sul pianeta.

Anche un rifrattore a raggi x e uno strumento a fluorescenza chiamato Chemin esaminerà i campioni raccolti dal braccio robotico di Curiosity.
È studiato per identificare i vari minerali nelle rocce e nel suolo, misurandone la distribuzione.

Montato sul braccio robotico, il Mars Hand Lens Imager prenderà immagini estremamente ravvicinate. La sua capacità di ingrandimento permetterà dettagli più piccoli di un capello. Inoltre, è in grado di rprendere con uno speciale zoom gli oggetti fuori dalla portata del braccio robotico, sul quale si trova anche un altro strumento, l'Alpha Particle X ray Spectrometer. Questo determinerà la quantità relativa dei differenti elementi presenti nelle rocce e nel suolo.

La Mars Science Laboratory Mast Camera, montata ad altezza dell'occhio umano permetterà al centro di controllo di agire e decidere, come se i tecnici fossero sul posto. Fotograferà la zona intorno a Curiosity ad alta risoluzione stereo e a colori, ma è anche in grado di girare brevi filmati che non verranno inviati subito a Terra. Le sequenze video sono molto pesanti, contengono molte informazioni e verranno trasmesse al Jpl a pacchetti di dati.

Uno strumento chiamato ChemCam userà impulsi laser per vaporizzare sottili strati di materiale sulla superficie delle rocce di Marte e del suolo, fino a sette metri di distanza. Contiene anche uno spettrometro, per identificare gli atomi eccitati dal fascio di luce, e uno telescopio per catturare immagini dettagliate dell'area illuminata dal laser.

Il Radiation Assessment Detector analizzerà le radiazioni sulla superficie del pianeta.
Un'analisi mai compiuta prima con precisione e necessaria nel caso si decidesse di pianificare missioni umane su Marte. Lo strumento stabilirà se le radiazioni che bombardano il pianeta, quasi o per nulla protetto da un'atmosfera troppo sottile, sono compatibili con la sopravvivenza di forme di vita anche elementare.

Due minuti prima dell'atterraggio, il rover riprenderà la sequenza video della regione d'arrivo per fornire informazioni sulle caratteristiche geologiche e l'esatta individuazione del sito.

L'Agenzia Spaziale Russa ha fornito per Curiosity lo strumento Dynamic Albedo of Neutrons per misurare la presenza di idrogeno fino ad un metro al di sotto della superficie. Trovare l'idrogeno è fondamentale perché si tratta di un indizio che può indicare la presenza di acqua, sotto forma di ghiaccio o all'interno di minerali.

Oltre alla strumentazione prettamente scientifica, fanno parte dell'equipaggiamento di Curiosity anche strumenti di servizio, come le macchine fotografiche per la navigazione e quelle dedicate ad evitare gli ostacoli. Il Rover ha anche strumenti per spazzare il terreno, spolverare le rocce, trivellarle e raccoglierne campioni ridotti in polvere, selezionare i frammenti in base alle dimensioni e portarli all'interno dei piccoli laboratori di analisi che si trovano all'interno del rover stesso.

Possiede inoltre sensori per misurare le condizioni atmosferiche e per registrare il comportamento della struttura e dei vari strumenti durante il tuffo finale verso il pianeta. Dati da utilizzare per disegnare e migliorare le future missioni.

Mars Science Laboratory è gestito dal Nasa Science Mission Directorate, Washington DC e dal Jpl, divisione del California Institute of Technology.
Al quartier generale della Nasa a Washington gli scienziati di riferimento sono David Lavery e Michael Meyer. A Pasadena, Peter Theisinger e John Grotzinger