«К'юріосіті» () — роботизований ровер, розмірами з автомобіль, який досліджує планету Марс та є частиною програми НАСА «Марсіанська наукова лабораторія» (MSL).
«К'юріосіті» був запущений з мису Канаверал 26 листопада 2011 року, о 10:02 на борту космічного корабля «Марсіанська наукова лабораторія» і приземлився на Aeolis Palus у кратері Ґейла на Марсі 6 серпня 2012 року, о 5:17. Місце посадки Bradbury Landing розташовується менше ніж за 2,4 км від точки приземлення марсохода після подорожі завдовжки 563 млн км.
Мета марсохода охоплює дослідження клімату та геології Марса; чи були у вибраній ділянці кратера Ґейла коли-небудь сприятливі умови навколишнього середовища для мікробного життя, включаючи дослідження ролі води і заселення планети в процесі підготовки для подальшого освоєння космосу людиною.
Дизайн «К'юріосіті» послужить основою для планованої місії (Марс 2020). У грудні 2012 року місія «К'юріосіті» була продовжена на невизначений термін.
24 червня 2014 року «К'юріосіті» завершив марсіанський рік (687 земних діб). Він виявив, що Марс колись мав умови навколишнього середовища, сприятливі для мікробного життя.
Завдання та цілі місії MSL має чотири основні цілі: з'ясувати, чи існувало коли-небудь життя на Марсі; отримати докладні відомості про клімат Марса; отримати докладні відомості про планетологію Марса; здійснити підготовку до висадки людини на Марс.
Для досягнення цих цілей перед MSL поставлено вісім основних завдань: виявити та встановити природу марсіанських органічних вуглецевих сполук; виявити речовини, необхідні для існування життя: вуглець, водень, азот, кисень, фосфор, сірку; виявити можливі сліди перебігу біологічних процесів; визначити хімічний склад марсіанської поверхні; встановити процес формування марсіанських каменів і ґрунту; оцінити процес еволюції марсіанської атмосфери в довгостроковому періоді; визначити поточний стан, розподіл і кругообіг води та вуглекислого газу; встановити спектр радіоактивного випромінювання на поверхні Марса.
Характеристики марсохода «К'юріосіті» складає 23 % ваги (3893 кг) «Марсіанської наукової лабораторії». Вага марсохода 899 кг, 2401 кг — вага спускного апарата (включаючи 390 кг палива для м'якої посадки); 539 кг — вага перелітного модуля необхідного для польоту до Марса.
+ Вага основних компонентів Космічного апарата Основні складові Компонент Вага Доповнення Перелітний модуль 539 кг з якого 70 кг паливоСпускний апарат Теплозахисний екран 382 кг Капсула 349 кг «Небесний кран» 829 кг Паливо 390 кг Всього 2400 кг Марсохід К'юріосіті 899 кг Вся вага 3839 кг
Маса «К'юріосіті» після м'якої посадки склала 899 кг, у тому числі 80 кг наукового обладнання. Розміри. Марсохід має довжину 3 м, висоту з встановленою щоглою 2,1 м, ширину 2,7 м. «К'юріосіті» набагато більше своїх попередників — марсоходів «Спірит» і «Оппортюніті», які мали довжину 1,5 м і масу 174 кг (у тому числі 6,8 кг наукової апаратури) .
Пересування. На поверхні Марса марсохід здатен долати перешкоди до 75 см заввишки. Максимальна очікувана швидкість на пересічній місцевості становить 90 м на годину у разі автоматичної навігації. Середня ж швидкість становитиме 30 м/год. Очікується, що за час дворічної місії MSL здолає не менше 19 км. Максимальна швидкість на твердій рівній поверхні становить 144 м/год.
Джерело живлення. «К'юріосіті» живиться від радіоізотопного термоелектричного генератора (РІТЕГ), ним успішно користувалися спускові апарати «Вікінг-1» і «Вікінг-2» в 1976 році.
Радіоізотопна електрична система (RPSs) є генератором, який виробляє електроенергію від природного розпаду ізотопу плутонію-238. Тепло виділяється при природному розпаді цього ізотопу і пізніше перетворюється на електроенергію, забезпечуючи постійний струм протягом усього року, вдень і вночі; також тепло може використовуватися для підігріву обладнання (переходячи до них по трубах). При цьому заощаджується електроенергія, яка може бути використана для пересування марсохода і роботи його інструментів. «К'юріосіті» отримує електроживлення від енергоустановки, наданої Міністерством Енергетики США, що містить 4,8 кг плутонію-238. Плутоній у вигляді діоксиду упакований у 32 керамічні гранули, кожна розміром приблизно в 2 сантиметри.
Генератор «К'юріосіті» є останнім поколінням РІТЕГ, зроблений компанією Boeing, і називається «Багатозадачний радіоізотопний термоелектричний генератор», або MMRTG. Цей базований на класичній технології РІТЕГ є більш гнучким і компактним, він розрахований на виробництво 125 Вт електричної енергії (0,16 кінської сили у перерахунку на одиниці вимірювання потужності автомобільних двигунів) з приблизно 2 кВт теплової (на початку місії). З часом MMRTG стане виробляти менше, ніж 125 Вт. При мінімальному терміні служби в 14 років, його вихідна потужність знизиться лише до 100 Вт. Енергоустановка MSL генерує 2,5 кВт·год кожен марсіанський день, що набагато більше, ніж вихід енергоустановок марсоходів «Спірит» і «Оппортюніті» (близько 0,6 кВт·год за марсіанський день).
Система відведення тепла (HRS). Температура області, у якій буде перебувати «К'юріосіті», у травні може коливатися від +30 до −127 °C. Система відведення тепла (HRS) прокачує рідину через труби загальною довжиною 60 м у тілі MSL, щоб чутливі елементи системи перебували в оптимальній температурі. Інші методи нагріву внутрішніх компонентів включають у себе використання тепла, яке було виділено від приладів, а також зайвого тепла від генератора MMRTG. HRS також має здатність охолоджувати свої компоненти в разі потреби. На космічному апараті встановлений кріогенний теплообмінник, вироблений в Ізраїлі компанією Ricor Cryogenic and Vacuum Systems. Він дає змогу зберігати температуру різних відсіків апарата на позначці −173 °C.
Комп'ютер. На марсоході встановлено два однакові бортові комп'ютери під назвою Rover Compute Element (RCE) під управлінням процесора RAD750 з частотою 200 МГц; вони містять радіаційностійку пам'ять. Кожен комп'ютер містить у собі 256-кБ EEPROM, 256-МБ DRAM і флеш-пам'ять на 2 ГБ. Ця кількість загалом більше 3 Мб EEPROM, 128 Мб DRAM і 256 Мб флеш-пам'яті, які були на марсоходах «Спірит» і «Оппортюніті». Використовується багатозадачна ОСРВ VxWorks.
Комп'ютер постійно стежить за марсоходом: наприклад, сам може підвищити або знизити температуру, коли це необхідно. Він дає команди на фотографування, керування марсоходом, відправку звіту про технічний стан інструментів. Накази марсоходу передаються операторами із Землі.
Комп'ютери використовують процесор RAD750, який є наступником процесора RAD6000, що використовувався в Mars Exploration Rover. RAD750 здатний виконувати до 400 мільйонів операцій на секунду, тоді як RAD6000 здатний виконувати до 35 мільйонів операцій на секунду. З двох бортових комп'ютерів один налаштований як резервний і візьме на себе управління в разі виникнення проблем з основним комп'ютером.
Марсохід обладнаний Інерційним вимірювальним пристроєм (Inertial Measurement Unit), який надає інформацію про місцезнаходження марсохода, використовується як навігаційний інструмент.
Зв'язок. «К'юріосіті» має дві системи зв'язку. У першу входять передавач і приймач X-діапазону, за допомогою яких марсохід зв'язується безпосередньо із Землею, зі швидкістю до 32 кбіт/с. Друга працює в діапазоні ДМВ (UHF) і створена на базі програмно-визначальної радіосистеми — Lite, розробленої в JPL спеціально для космічних апаратів. ДМВ-радіо використовується для зв'язку зі штучними супутниками Марса. Незважаючи на те, що у «К'юріосіті» є можливість прямого зв'язку із Землею, велика частина даних буде ретранслюватись орбітальними апаратами, що забезпечують більшу пропускну здатність за рахунок більшого діаметра антен і більш потужних передавачів. Швидкості передачі даних між «К'юріосіті» і кожним орбітальним апаратом можуть бути 2 Мбіт/с (Mars Reconnaissance Orbiter) і 256 кбіт/с («Марс Одіссей»), кожен супутник має можливість тримати зв'язок із «К'юріосіті» приблизно 8 хвилин на день. Також у орбітальних апаратів помітно більше часове вікно в якому є можливість зв'язку із Землею.
Під час посадки телеметрія могла відстежуватися всіма трьома супутниками, що перебувають на орбіті Марса: «Марс Одіссей», Mars Reconnaissance Orbiter і «Марс-експрес» Європейського космічного агентства. Марс Одіссей служив як ретранслятор і передавав телеметрію на Землю в потоковому режимі. На Землі сигнал приймали із затримкою в 13 хв. 46 с, необхідних для подолання радіосигналом відстані між планетами.
Маніпулятор. На ровері встановлений трьохсуглобовий маніпулятор довжиною 2,1 м, на якому змонтовані 5 приладів загальною масою близько 30 кг. Вони змонтовані на кінці маніпулятора в хрестоподібній вежі-турелі, здатної повертатися на 350°. Діаметр башти з інструментами становить близько 60 см. Під час руху маніпулятор складається.
Два прилади: APXS і MAHLI — є контактними (in-situ) інструментами. Решта 3 прилади: ударна дрель, щітка і механізм для забору і просіювання зразків ґрунту — виконують функції видобутку і приготування матеріалу (зразків) для дослідження. Дрель має 2 запасних бури. Вона здатна робити отвори в камені діаметром 1,6 см і глибиною в 5 см. Добуті маніпулятором зразки можуть, також досліджуватися приладами SAM і CheMin, які розташовані в передній частині корпуса ровера
Через різницю між земною і марсіанською (38 % земної) гравітацією масивний маніпулятор піддається різного ступеня деформації, для компенсації різниці якої, встановлюється спеціальне програмне забезпечення (ПЗ). Робота маніпулятора з даними ПЗ в умовах Марса вимагає додаткового часу для налагодження.
Мобільність марсохода. Як і в попередніх марсоходах, Mars Exploration Rover і Mars Pathfinder, «К'юріосіті» має платформу з науковим обладнанням. Усе це встановлено на шести колесах, кожне з яких має свій електродвигун, причому два передніх і два задніх колеса беруть участь у керуванні, що дає апарату змогу розвертатися на 360°, залишаючись при цьому на місці. Колеса «К'юріосіті» значно більше, ніж ті, які використовувалися в попередніх місіях. Кожне колесо має певну конструкцію, яка допомагає марсоходу підтримувати тягу, якщо він застрягне в піску, також колеса марсохода будуть залишати слід у вигляді регулярного відбитку на піщаній поверхні Марса. У цьому відбитку за допомогою коду Морзе у вигляді отворів записані букви JPL (Лабораторія реактивного руху, англ. Jet Propulsion Laboratory). За допомогою бортових камер марсохід розпізнає елементи регулярного відбитка коліс (візерунки) і зможе визначити пройдену відстань.
Підвіска. Високу прохідність марсохода забезпечує запатентована в США підвіска Rocker-bogie.
Дослідницькі прилади
Наукові прилади апарата дають змогу ефективно виявляти органічні молекули й визначати їх структуру, а також зондувати товстий шар ґрунту в пошуках слідів води за допомогою нейтронного детектора, створеного Роскосмосом. За допомогою інфрачервоного лазера можна буде видаляти з мінералів зайві нашарування (пил, продукти корозії) й одразу здійснювати лазерний хімічний аналіз на відстані до 10 м. «Серце» наукової апаратури — прилад SAM. Він буде визначати хімічний склад ґрунту й шукати в ньому органічні молекули. Цей прилад має передавати п'яту частку всіх даних з Марса.
Список основних приладів на марсоході: Три спеціальні камери було розроблено компанією Malin Space Science Systems. Вони використовують однакові компоненти, зокрема модуль обробки зображень, світлочутливі елементи (ПЗС-матриці — 1600 x1200 пікселів) та RGB фільтри Байєра