مركبة استكشاف المريخ

إطلاق سيارة مير-أ سبيريت

إطلاق فرصة MER-B

أُطلقت المركبة الفضائية MER-A ( سبيريت ) والمركبة MER-B ( أوبورتيونيتي ) في 10 يونيو/حزيران و7 يوليو/تموز 2003 على التوالي. ورغم أن كلا المركبتين أُطلقتا على متن صواريخ بوينغ دلتا II 7925-9.5 من مجمع الإطلاق الفضائي 17 في كيب كانافيرال (CCAFS SLC-17)، إلا أن MER-B كانت على متن النسخة الأثقل من نفس الصاروخ، نظرًا لحاجتها إلى طاقة إضافية لحقنها في مهمة عبور المريخ . وتم دمج الصاروخين على منصتي إطلاق متجاورتين، حيث وُضعت MER-A على منصة CCAFS SLC-17A وMER-B على منصة CCAFS SLC-17B. وقد سمحت المنصتان المزدوجتان بإنجاز فترتي الإطلاق الكوكبية، 15 و21 يومًا، في وقت متقارب؛ وكان آخر يوم إطلاق ممكن لـ MER-A هو 19 يونيو/حزيران 2003، وأول يوم إطلاق لـ MER-B هو 25 يونيو/حزيران 2003. وتولى برنامج خدمات الإطلاق التابع لناسا إدارة إطلاق المركبتين الفضائيتين.

هبطت المركبتان الفضائيتان في يناير 2004 في موقعين استوائيين متباعدين على سطح المريخ. في 21 يناير 2004، فقدت شبكة الفضاء العميق الاتصال بالمركبة "سبيريت" ، لأسباب اعتُقد في البداية أنها مرتبطة بظاهرة توهجات شمسية فوق أستراليا . أرسلت المركبة رسالةً فارغة، لكنها في وقت لاحق من ذلك اليوم لم تتمكن من التواصل مع المركبة " مارس غلوبال سيرفيور" . في اليوم التالي، تلقى مختبر الدفع النفاث (JPL) إشارة تنبيه من المركبة، تشير إلى أنها في وضع العطل. في 23 يناير، نجح فريق الرحلة في إعادة المركبة إلى وضع الإرسال. يُعتقد أن العطل ناجم عن خطأ في نظام ذاكرة الفلاش الخاص بالمركبة . لم تُجرِ المركبة أي أنشطة علمية لمدة عشرة أيام، بينما قام المهندسون بتحديث برمجياتها وإجراء اختبارات. تم تصحيح المشكلة عن طريق إعادة تهيئة ذاكرة الفلاش الخاصة بالمركبة " سبيريت " واستخدام رقعة برمجية لتجنب التحميل الزائد على الذاكرة؛ كما تم تحديث المركبة "أوبورتيونيتي" بالرقعة نفسها كإجراء احترازي. عادت المركبة "سبيريت " إلى العمليات العلمية الكاملة بحلول 5 فبراير. كانت مدة مهمتي المركبتين في البداية 90 يومًا مريخيًا فقط .

في 23 مارس/آذار 2004، عُقد مؤتمر صحفي للإعلان عن "اكتشافات هامة" لأدلة على وجود مياه سائلة على سطح المريخ في الماضي. وعرض وفد من العلماء صورًا وبيانات تُظهر نمطًا طبقيًا وتراكيب متقاطعة في صخور النتوء الصخري داخل فوهة بركانية في سهل ميريدياني ، موقع هبوط المركبة الفضائية " أوبورتيونيتي " (MER-B) . يشير هذا إلى أن المياه كانت تتدفق في المنطقة في الماضي. كما يُشير التوزيع غير المنتظم للكلور والبروم إلى أن الموقع كان في يوم من الأيام شاطئًا لبحر مالح، تبخر الآن.

رسوم متحركة لمدارات المركبة الفضائية سبيريت (يسار) والمركبة الفضائية أوبورتيونيتي (يمين). الشمس · الأرض · المريخ · المركبة الجوالة           

في 8 أبريل/نيسان 2004، أعلنت وكالة ناسا تمديد مهمة المركبات الجوالة من ثلاثة إلى ثمانية أشهر. وقدمت على الفور تمويلًا إضافيًا قدره 15  مليون دولار أمريكي حتى نهاية سبتمبر/أيلول، و2.8  مليون دولار شهريًا لاستمرار العمليات. وفي وقت لاحق من ذلك الشهر، وصلت المركبة "أوبورتيونيتي" إلى فوهة "إندورانس" ، واستغرقت حوالي خمسة أيام لقطع مسافة 200 متر. وفي 22 سبتمبر/أيلول، أعلنت ناسا تمديد مهمة المركبات الجوالة لستة أشهر أخرى. وكان من المقرر أن تغادر "أوبورتيونيتي" فوهة "إندورانس"، وتزور درعها الحراري المهجور، ثم تتجه إلى فوهة "فيكتوريا" . أما "سبيريت" فكانت مهمتها محاولة الصعود إلى قمة تلال كولومبيا .

مع استمرار عمل المركبتين الجوالتين بكفاءة، أعلنت ناسا لاحقًا تمديدًا آخر للمهمة لمدة 18 شهرًا حتى سبتمبر 2006. كان من المقرر أن تزور المركبة " أوبتيونيتي " منطقة "إيتشد تيرين"، بينما كان من المقرر أن تتسلق المركبة "سبيريت" منحدرًا صخريًا باتجاه قمة "هاسباند هيل" . في 21 أغسطس 2005، وصلت "سبيريت" إلى قمة "هاسباند هيل" بعد 581 يومًا جوفيًا وقطع مسافة 4.81 كيلومتر (2.99 ميل) . 

توقفت العجلة الأمامية اليمنى لمركبة "سبيريت" عن العمل في 13 مارس/آذار 2006، أثناء تحركها نحو تلة ماكول . حاول سائقوها جرّ العجلة المعطلة خلف "سبيريت" ، لكن هذه المحاولة لم تنجح إلا حتى الوصول إلى منطقة رملية وعرة على المنحدرات السفلية. فوجه السائقون "سبيريت " إلى منحدر أصغر، أُطلق عليه اسم "ملاذ التلال المنخفضة"، حيث أمضت شتاء المريخ الطويل، بانتظار الربيع وارتفاع مستويات الطاقة الشمسية المناسبة للقيادة. في سبتمبر/أيلول من ذلك العام، وصلت "أوبورتيونيتي " إلى حافة فوهة فيكتوريا، وأفاد موقع "سبيس فلايت ناو" أن وكالة ناسا مددت مهمة المركبتين حتى سبتمبر/أيلول 2007. ^{[ 7 ] [ 8 ]} وفي 6 فبراير/شباط 2007، أصبحت "أوبورتيونيتي" أول مركبة فضائية تقطع مسافة عشرة كيلومترات (6.2 ميل) على سطح المريخ. ^{[ 9 ]}

في يوليو 2007، وخلال التمديد الرابع للمهمة، حجبت عواصف الغبار المريخية ضوء الشمس عن المركبات الجوالة، مما هدد قدرتها على جمع الطاقة عبر ألواحها الشمسية ، الأمر الذي أثار مخاوف المهندسين من احتمال تعطل إحداها أو كلتيهما بشكل دائم. إلا أن عواصف الغبار انقشعت، مما سمح لهما باستئناف العمل. ^{[ 10 ]}

كان من المقرر أن تدخل المركبة "أوبورتيونيتي" فوهة فيكتوريا من موقعها على حافة خليج داك في 28 يونيو/حزيران 2007، ^{[ 11 ]} ولكن بسبب عواصف ترابية شديدة، تأجلت العملية حتى انقشع الغبار وعادت الطاقة إلى مستويات آمنة. ^{[ 12 ]} بعد شهرين، استأنفت المركبتان "سبيريت" و "أوبورتيونيتي" رحلتهما بعد أن توقفتا خلال عواصف ترابية عاتية حدّت من الطاقة الشمسية إلى مستوى كاد يتسبب في تعطلهما نهائياً. ^{[ 13 ]}

في الأول من أكتوبر 2007، ^{[ 14 ]} دخلت كل من المركبة الفضائية "سبيريت" والمركبة الفضائية "أوبورتيونيتي" في تمديد مهمتهما الخامس الذي مدد العمليات إلى عام 2009، ^{[ 15 ]} مما سمح للمركبات الجوالة بقضاء خمس سنوات في استكشاف سطح المريخ، في انتظار استمرار بقائها على قيد الحياة.

في 26 أغسطس/آب 2008، بدأت المركبة "أوبورتيونيتي" رحلتها الاستكشافية التي استغرقت ثلاثة أيام للخروج من فوهة فيكتوريا، وسط مخاوف من أن ارتفاعات مفاجئة في الطاقة، مشابهة لتلك التي لوحظت على المركبة "سبيريت " قبل تعطل عجلتها الأمامية اليمنى، قد تمنعها من مغادرة الفوهة نهائيًا في حال تعطل إحدى عجلاتها. وصرح بروس بانيردت، عالم المشروع، قائلاً: "لقد أنجزنا كل ما دخلنا فوهة فيكتوريا من أجله، وأكثر". ستعود " أوبورتيونيتي " إلى السهول لدراسة التنوع الهائل للصخور في سهل ميريدياني، والتي قد يكون بعضها قد قُذف من فوهات مثل فوهة فيكتوريا. وكانت المركبة تستكشف فوهة فيكتوريا منذ 11 سبتمبر/أيلول 2007. ^{[ 16 ] [ 17 ]} وبحلول يناير/كانون الثاني 2009، أرسلت المركبتان معًا 250 ألف صورة، وقطعتا مسافة تزيد عن 21 كيلومترًا (13 ميلًا) . ^{[ 18 ]} 

بعد أن قطعت المركبة أوبورتيونيتي مسافة 3.2 كيلومتر تقريبًا (2.0 ميل) منذ مغادرتها فوهة فيكتوريا، رأت حافة فوهة إنديفور لأول مرة في 7 مارس 2009. ^{[ 19 ]} وقد تجاوزت علامة 16 كيلومترًا (9.9 ميل) على طول الطريق في اليوم المريخي 1897. ^{[ 20 ]} في هذه الأثناء، في فوهة جوسيف، انغرزت المركبة سبيريت عميقًا في رمال المريخ، تمامًا كما فعلت أوبورتيونيتي في كثيب بورغاتوري في عام 2005. ^{[ 21 ]}   

في 26 يناير 2010، وبعد ست سنوات على سطح المريخ، أعلنت ناسا أن المركبة "سبيريت" ستُستخدم كمنصة بحث ثابتة، وذلك بعد عدة أشهر من المحاولات غير الناجحة لتحرير المركبة من الرمال الناعمة. ^{[ 22 ]}

أعلنت وكالة ناسا في 24 مارس 2010 أن المركبة "أوبورتيونيتي" ، التي كانت المسافة المتبقية المقدرة لقطعها إلى فوهة إنديفور تبلغ 12 كيلومترًا (7.5 ميلًا) ، قد قطعت أكثر من 20 كيلومترًا (12.4 ميلًا) منذ بدء مهمتها. ^{[ 23 ]} صُممت كل مركبة جوالة بهدف قطع مسافة 600 متر فقط خلال مهمتها. ^{[ 23 ]}    

في مارس 2010، أُعلن أن المركبة "سبيريت" ربما دخلت في سبات شتوي على سطح المريخ، وقد لا تستيقظ لعدة أشهر. ^{[ 24 ]} وفي 22 مايو 2011، أوقفت وكالة ناسا محاولات الاتصال بـ "سبيريت" ، التي كانت عالقة في مصيدة رملية لمدة عامين. وكان آخر اتصال ناجح مع المركبة في 22 مارس 2010، بينما كان آخر بث لها في 25 مايو 2011. ^{[ 25 ]}

في 16 مايو/أيار 2013، أعلنت وكالة ناسا أن المركبة "أوبورتيونيتي" قطعت مسافةً أبعد من أي مركبة أخرى تابعة لها على سطح كوكب غير الأرض. ^{[ 26 ]} بعد أن تجاوزت المسافة الإجمالية التي قطعتها "أوبورتيونيتي" 35.744 كيلومترًا (22.210 ميلًا) ، تفوقت المركبة على إجمالي المسافة التي قطعتها مركبة أبولو 17 القمرية . ^{[ 26 ]} وفي 28 يوليو/تموز 2014، قطعت "أوبورتيونيتي" مسافةً أبعد من أي مركبة أخرى على سطح كوكب غير الأرض. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} إذ قطعت "أوبورتيونيتي" أكثر من 40 كيلومترًا (25 ميلًا) ، متجاوزةً بذلك إجمالي المسافة البالغة 39 كيلومترًا (24 ميلًا) التي قطعتها المركبة القمرية "لونخود 2" ، صاحبة الرقم القياسي السابق. ^{[ 26 ] [ 27 ]} في 23 مارس 2015، قطعت سيارة أوبورتيونيتي مسافة الماراثون كاملةً ، وهي 42.2 كيلومترًا (26.2 ميلًا) ، واستغرقت مدة إنهاء السباق حوالي 11 عامًا وشهرين. ^{[ 29 ]}        

في 24 يناير 2014، أعلنت وكالة ناسا أن الدراسات الجارية آنذاك بواسطة المركبة الجوالة المتبقية، أوبورتيونيتي ، بالإضافة إلى المركبة الجوالة الأحدث كيوريوسيتي التابعة لمختبر علوم المريخ ، ستُركز الآن على البحث عن أدلة على وجود حياة قديمة، بما في ذلك محيط حيوي قائم على كائنات دقيقة ذاتية التغذية ، وكيميائية التغذية ، و/أو كيميائية ذاتية التغذية ، فضلاً عن المياه القديمة، بما في ذلك البيئات النهرية والبحيرية ( سهول مرتبطة بالأنهار أو البحيرات القديمة) التي ربما كانت صالحة للسكن . ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]} وبذلك، أصبح البحث عن أدلة على قابلية السكن ، وعلم الحفريات (المتعلق بالحفريات )، والكربون العضوي على كوكب المريخ هدفًا رئيسيًا لوكالة ناسا. ^{[ 30 ]}

في يونيو/حزيران 2018، علقت المركبة "أوبورتيونيتي" في عاصفة غبار عالمية، ولم تتمكن ألواحها الشمسية من توليد طاقة كافية، وكان آخر اتصال بها في 10 يونيو/حزيران 2018. استأنفت ناسا إرسال الأوامر بعد انحسار العاصفة، لكن المركبة ظلت صامتة، ربما بسبب عطل كارثي أو تراكم طبقة من الغبار على ألواحها الشمسية. ^{[ 34 ]} عُقد مؤتمر صحفي في 13 فبراير/شباط 2019، أُعلن فيه أنه بعد محاولات عديدة للاتصال بـ "أوبورتيونيتي" ، دون أي استجابة منذ يونيو/حزيران 2018، أعلنت ناسا انتهاء مهمة " أوبورتيونيتي" ، مما أنهى أيضًا مهمة استكشاف المريخ التي استمرت 16 عامًا. ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}

مرحلة الرحلة هي الجزء من المركبة الفضائية المستخدم للسفر من الأرض إلى المريخ. وهي تشبه إلى حد كبير مركبة مارس باثفايندر في تصميمها، ويبلغ قطرها حوالي 2.65 متر (8.7  قدم) وارتفاعها 1.6 متر (5.2 قدم) ، بما في ذلك مركبة الدخول (انظر أدناه).  

يتكون الهيكل الأساسي من الألومنيوم، مع حلقة خارجية من الأضلاع مغطاة بألواح شمسية يبلغ قطرها حوالي 2.65 متر (8.7 قدم) . وتنقسم هذه الألواح إلى خمسة أقسام، ويمكنها توفير ما يصل إلى 600 واط من الطاقة بالقرب من الأرض و300 واط على سطح المريخ.   

تحافظ السخانات والعزل متعدد الطبقات على دفء الأجهزة الإلكترونية. ويعمل نظام الفريون على إزالة الحرارة من حاسوب الطيران وأجهزة الاتصالات داخل المركبة الجوالة لمنع ارتفاع درجة حرارتها. وتتيح أنظمة إلكترونيات الطيران لحاسوب الطيران التفاعل مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى، مثل مستشعرات الشمس ، وماسح النجوم، والسخانات.

شكّل الغلاف الجوي غطاءً واقياً للمركبة الهابطة خلال رحلة المريخ التي استغرقت سبعة أشهر. وشكّل هذا الغلاف، إلى جانب المركبة الهابطة والمركبة الجوالة، "مركبة الدخول". وكان الغرض الرئيسي منه حماية المركبة الهابطة والمركبة الجوالة بداخلها من الحرارة الشديدة عند دخول الغلاف الجوي الرقيق للمريخ. وقد استُوحِيَ تصميمه من تصميمي مركبتي "مارس باثفايندر" و"مارس فايكنغ".

أجزاء

كان الغلاف الجوي يتكون من جزأين رئيسيين: درع حراري وغطاء خلفي. كان الدرع الحراري مسطحًا وبني اللون، ويحمي المركبة الهابطة والمركبة الجوالة أثناء دخولهما الغلاف الجوي للمريخ، ويعمل كمكبح هوائي أولي للمركبة الفضائية. أما الغطاء الخلفي فكان كبيرًا، مخروطي الشكل، ومطليًا باللون الأبيض. وكان يحمل المظلة والعديد من المكونات المستخدمة في المراحل اللاحقة من الدخول والهبوط، بما في ذلك:

• مظلة (مخزنة في أسفل الغطاء الخلفي)؛
• الإلكترونيات والبطاريات الموجودة في الغلاف الخلفي والتي تقوم بتشغيل الأجهزة النارية مثل صواميل الفصل والصواريخ وقذائف الهاون المظلية؛
• وحدة قياس القصور الذاتي Litton LN-200 (IMU)، التي تراقب وتبلغ عن اتجاه الغلاف الخلفي أثناء تأرجحه تحت المظلة؛
• ثلاثة محركات صاروخية صلبة كبيرة تسمى صواريخ RAD (الهبوط بمساعدة الصاروخ)، يوفر كل منها حوالي طن من القوة (10 كيلونيوتن ) لمدة 4 ثوانٍ تقريبًا؛ ^{[ 39 ]}
• ثلاثة صواريخ صلبة صغيرة تسمى TIRS (مثبتة بحيث توجه أفقيًا خارج جوانب الغلاف الخلفي) توفر دفعة أفقية صغيرة للغلاف الخلفي للمساعدة في توجيه الغلاف الخلفي بشكل أكثر عمودية أثناء احتراق صاروخ RAD الرئيسي.

تعبير

صُممت هذه المركبة الفضائية من قِبل شركة لوكهيد مارتن سبيس في دنفر، كولورادو، وهي مصنوعة من هيكل قرص العسل المصنوع من الألومنيوم والمُحاط بطبقتين خارجيتين من الجرافيت والإيبوكسي . ويُغطى سطحها الخارجي بطبقة من الفينول على شكل قرص العسل، مملوءة بمادة مُبَرِّدة للحرارة (تُسمى أيضًا "مادة مُبَرِّدة")، تعمل على تبديد الحرارة الناتجة عن الاحتكاك بالهواء الجوي.

المادة العازلة للحرارة عبارة عن مزيج من خشب الفلين ومادة رابطة والعديد من كريات زجاج السيليكا الدقيقة . وقد صُممت خصيصًا للدروع الحرارية المستخدمة في مهمات مركبة الهبوط على سطح المريخ "فايكينغ". واستُخدمت تقنية مماثلة في أولى مهمات الفضاء الأمريكية المأهولة "ميركوري" و "جيميني" و "أبولو" . وقد صُممت هذه المادة خصيصًا للتفاعل كيميائيًا مع الغلاف الجوي للمريخ أثناء دخوله الغلاف الجوي ، حيث تعمل على تبديد الحرارة، تاركةً وراءها تيارًا ساخنًا من الغاز. وقد انخفضت سرعة المركبة من 19000 إلى 1600 كم/ساعة (5300 إلى 440 م/ث) في غضون دقيقة تقريبًا، مما أدى إلى تسارع المركبة الهابطة والمركبة الجوالة بمقدار 60 م/ث² ⁽ 6g ) .   

صُنعت كل من الغطاء الخلفي والدرع الحراري من نفس المواد، إلا أن الدرع الحراري يتميز بطبقة أكثر سمكًا من مادة التبخير، بسماكة 13 مم ( نصف بوصة ) . وبدلًا من طلاء الغطاء الخلفي، غُطي بطبقة رقيقة جدًا من غشاء PET المُطلي بالألومنيوم لحمايته من برودة الفضاء السحيق. وقد تبخرت هذه الطبقة أثناء دخول المركبة إلى الغلاف الجوي للمريخ.  

ساعدت المظلة في إبطاء المركبة الفضائية أثناء دخولها الغلاف الجوي وهبوطها. وهي موجودة في الغلاف الخلفي. ^{[ 40 ]}

تصميم

كان تصميم المظلة لعام 2003 جزءًا من جهد طويل الأمد لتطوير تقنية المظلات على سطح المريخ، وهو يستند إلى تصاميم وخبرات مهمتي فايكنغ وباثفايندر. مظلة هذه المهمة أكبر بنسبة 40% من مظلة باثفايندر، لأن أقصى حمولة يتحملها مسبار استكشاف المريخ تتراوح بين 80 و85 كيلونيوتن (kN) أو ما يعادل 18000 إلى 19000 رطل قوة (lbf) عند انتفاخ المظلة بالكامل. بالمقارنة، كانت حمولة انتفاخ مظلة باثفايندر حوالي 35 كيلونيوتن (حوالي 8000 رطل قوة). صُممت المظلة وبُنيت في ساوث وندسور، كونيتيكت، بواسطة شركة بايونير إيروسبيس ، التي صممت أيضًا مظلة مهمة ستارداست . ^{[ 40 ]}    

تعبير

المظلة مصنوعة من نوعين من الأقمشة المتينة والخفيفة الوزن: البوليستر والنايلون . ويربط حبل ثلاثي مصنوع من الكيفلار المظلة بالغطاء الخلفي.

كانت المساحة المتاحة للمظلة على متن المركبة الفضائية ضيقة للغاية، ما استدعى ضغطها. قبل الإطلاق، قام فريق بطي 48 حبل تعليق، وثلاثة حبال ربط، والمظلة بإحكام. ثم وُضعت المظلة في هيكل خاص قام بدوره بتطبيق وزن ثقيل عليها عدة مرات. وقبل وضعها في الغلاف الخلفي، عُقّمت حراريًا . ^{[ 40 ]}

الأنظمة المتصلة

بعد فتح المظلة على ارتفاع حوالي 10 كيلومترات (6.2 ميل) فوق سطح الأرض، تم تحرير الدرع الحراري باستخدام 6 صواميل فصل ونوابض دفع. ثم انفصلت المركبة الهابطة عن الغلاف الخلفي وانزلقت على شريط معدني باستخدام نظام كبح طرد مركزي مدمج في إحدى بتلات المركبة. وضع الهبوط البطيء على الشريط المعدني المركبة في موضعها عند نهاية حبل ربط آخر، مصنوع من مادة زيلون مضفرة بطول 20 مترًا تقريبًا (66 قدمًا) . ^{[ 40 ]} الزيلون مادة ليفية، تشبه الكيفلار، تُخاط بنمط شبكي (مثل نسيج رباط الحذاء) لزيادة متانتها. يوفر حبل الزيلون مساحة لفتح الوسادة الهوائية، ويبعدها عن تيار عادم محرك الصاروخ الصلب، ويزيد من استقرارها. يشتمل نظام التوجيه على حزمة أسلاك كهربائية تسمح بإطلاق الصواريخ الصلبة من الغلاف الخلفي، كما يوفر بيانات من وحدة قياس القصور الذاتي للغلاف الخلفي (التي تقيس معدل وميل المركبة الفضائية) إلى حاسوب الطيران في المركبة الجوالة. ^{[ 40 ]}    

نظراً لأن كثافة الغلاف الجوي للمريخ تقل عن 1% من كثافة الغلاف الجوي للأرض، لم يكن بإمكان المظلة وحدها إبطاء مركبة استكشاف المريخ بالقدر الكافي لضمان هبوط آمن بسرعة منخفضة. وقد تم مساعدة المركبة الفضائية في الهبوط بواسطة صواريخ أوقفتها تماماً على ارتفاع يتراوح بين 10 و15 متراً (33-49 قدماً) فوق سطح المريخ. ^{[ 40 ]}  

استُخدم جهاز قياس الارتفاع الراداري لتحديد المسافة إلى سطح المريخ. رُكّب هوائي الرادار في إحدى الزوايا السفلية لهرم المركبة الهابطة. عندما أظهر قياس الرادار أن المركبة الهابطة على المسافة الصحيحة فوق السطح، قُطع حبل الزيلون، مما أدى إلى تحرير المركبة من المظلة والغطاء الخلفي لتصبح جاهزة للهبوط. كما مكّنت بيانات الرادار من تحديد تسلسل توقيت انتفاخ الوسادة الهوائية وإطلاق صاروخ الرادار من الغطاء الخلفي. ^{[ 40 ]}

الوسائد الهوائية المستخدمة في مهمة مركبة استكشاف المريخ هي نفسها التي استخدمتها مركبة مارس باثفايندر عام ١٩٩٧. كان لا بد أن تكون قوية بما يكفي لتخفيف الصدمة على المركبة الفضائية في حال هبوطها على الصخور أو التضاريس الوعرة، وأن تسمح لها بالارتداد على سطح المريخ بسرعة عالية (حوالي ١٠٠  كم/ساعة) بعد الهبوط. وكان لا بد من نفخ الوسائد الهوائية قبل ثوانٍ من ملامسة الأرض، وتفريغها من الهواء بمجرد وصولها إلى الأرض بأمان.

صُنعت الوسائد الهوائية من مادة الفيكتران ، مثل تلك الموجودة في مركبة باثفايندر. يتميز الفيكتران بقوة تفوق ضعف قوة المواد الاصطناعية الأخرى، مثل الكيفلار، كما أنه يؤدي أداءً أفضل في درجات الحرارة المنخفضة. ست طبقات من الفيكتران بسماكة 100 دينير (10  ملغم/م²) تحمي كيسًا هوائيًا داخليًا واحدًا أو اثنين من الفيكتران بسماكة 200 دينير (20  ملغم/م²). استخدام سماكة 100 دينير (10  ملغم/م²) يُتيح استخدام كمية أكبر من القماش في الطبقات الخارجية حيث الحاجة، نظرًا لزيادة عدد الخيوط في النسيج.

استخدمت كل مركبة جوالة أربع وسائد هوائية بستة فصوص لكل منها، وكانت جميعها متصلة ببعضها. كان الاتصال مهمًا لأنه ساعد في تخفيف بعض قوى الهبوط من خلال الحفاظ على مرونة نظام الوسائد واستجابته لضغط الأرض. لم تكن الوسائد الهوائية مثبتة مباشرة بالمركبة، بل كانت مثبتة بها بواسطة حبال متقاطعة على هيكل الوسادة. أعطت الحبال الوسائد شكلها، مما سهّل عملية نفخها. أثناء الطيران، كانت الوسائد تُخزن مع ثلاثة مولدات غاز تُستخدم للنفخ. ^{[ 41 ]}

إن المركبة الفضائية الهابطة عبارة عن غلاف واقٍ يضم المركبة الجوالة، ويحميها مع الوسائد الهوائية من قوى الاصطدام.

المركبة الهابطة على شكل هرم رباعي الأوجه، تنفتح جوانبه كبتلات الزهور. وهي قوية وخفيفة الوزن، ومصنوعة من عوارض وصفائح. تتكون العوارض من طبقات من ألياف الجرافيت المنسوجة في نسيج أخف من الألومنيوم وأكثر صلابة من الفولاذ. تُثبّت وصلات من التيتانيوم على العوارض بالغراء والبراغي لربطها معًا. يُثبّت الروبوت الجوال داخل المركبة الهابطة بواسطة براغي وصواميل خاصة تُطلق بعد الهبوط باستخدام متفجرات صغيرة.

نقل الحمولة إلى المريخ

تُسمى عملية إبعاد المركبة الجوالة عن المركبة الهابطة بمرحلة الخروج من المهمة. يجب على المركبة تجنب انحشار عجلاتها في مادة الوسائد الهوائية أو سقوطها من منحدر حاد. وللمساعدة في ذلك، يقوم نظام سحب على الأجنحة بسحب الوسائد الهوائية ببطء نحو المركبة الهابطة قبل فتح الأجنحة. تتفرع منحدرات صغيرة على الأجنحة لملء الفراغات بينها، وتغطي التضاريس غير المستوية والعوائق الصخرية ومادة الوسائد الهوائية، لتشكل منطقة دائرية يمكن للمركبة الانطلاق منها في اتجاهات متعددة. كما أنها تُخفض الدرجة التي يجب على المركبة النزول منها. تُعرف هذه المنحدرات باسم "أجنحة الخفافيش"، وهي مصنوعة من قماش فيكتران.

تم تخصيص حوالي ثلاث ساعات لسحب الوسائد الهوائية ونشر بتلات المركبة الهابطة.

تحتوي كل مركبة جوالة على ست عجلات ألومنيوم مثبتة على نظام تعليق متأرجح ، مشابه لنظام مركبة سوجورنر [ ^{43 ]، مما} يضمن بقاء العجلات على الأرض أثناء السير على التضاريس الوعرة. يقلل هذا التصميم نطاق حركة هيكل المركبة إلى النصف، ويسمح لها بتجاوز العوائق أو المرور عبر الحفر (المنخفضات) التي يزيد قطرها عن قطر العجلة ( 250 مليمترًا (9.8 بوصة) ). صُممت عجلات المركبة بمفاصل مرنة مدمجة توفر امتصاصًا للصدمات أثناء الحركة ^{[ 44 ]} . بالإضافة إلى ذلك، تحتوي العجلات على نتوءات توفر ثباتًا للتسلق على الرمال الناعمة والزحف فوق الصخور. 

تحتوي كل عجلة على محرك دفع خاص بها. ولكل من العجلتين الأماميتين والعجلتين الخلفيتين محرك توجيه مستقل. يتيح هذا للمركبة الدوران في مكانها دورة كاملة، والانحراف والانعطاف، والقيام بانعطافات مقوسة. صممت شركة ماكسون موتور السويسرية محركات هذه المركبات الجوالة . ^{[ 45 ]} صُممت المركبة الجوالة لتحمل ميلًا يصل إلى 45 درجة في أي اتجاه دون انقلاب. ومع ذلك، تمت برمجة المركبة من خلال "حدود الحماية من الأعطال" في برنامج تجنب المخاطر الخاص بها لتجنب تجاوز الميل 30 درجة.

يمكن لكل مركبة جوالة تدوير إحدى عجلاتها الأمامية في مكانها لحفر أعماق الأرض. ويجب أن تبقى ثابتة أثناء دوران عجلة الحفر. تبلغ السرعة القصوى للمركبات الجوالة على أرض مستوية صلبة 50  ملم/ثانية (2 بوصة/ثانية). أما متوسط ​​السرعة فهو 10  ملم/ثانية، وذلك لأن برنامج تجنب المخاطر فيها يجعلها تتوقف كل 10 ثوانٍ لمدة 20 ثانية لمراقبة وفهم طبيعة الأرض التي دخلتها.

عند إضاءتها بالكامل، تُولّد الألواح الشمسية الثلاثية للمركبة الجوالة ^{[ 46 ]} حوالي 140 واط لمدة تصل إلى أربع ساعات يوميًا على سطح المريخ . وتحتاج المركبة إلى حوالي 100 واط للتحرك. يتضمن نظام الطاقة الخاص بها بطاريتين ليثيوم أيون قابلتين لإعادة الشحن، تزن كل منهما 7.15 كيلوغرام (15.8 رطل) ، لتوفير الطاقة عندما لا تكون الشمس مشرقة، وخاصة في الليل. مع مرور الوقت، تتدهور حالة البطاريات ولن تتمكن من إعادة الشحن إلى سعتها الكاملة.  

كان يُعتقد أنه بنهاية مهمة التسعين يومًا مريخيًا، ستنخفض قدرة الألواح الشمسية على توليد الطاقة إلى حوالي 50 واط. ويعود ذلك إلى التغطية المتوقعة للألواح الشمسية بالغبار، وتغير الفصول. مع ذلك، وبعد مرور أكثر من ثلاث سنوات أرضية، تراوحت إمدادات الطاقة للمركبتين الجوالتين بين 300 و 900 واط/ساعة يوميًا، تبعًا لكثافة الغبار. وقد حدثت عمليات التنظيف (إزالة الغبار بواسطة الرياح) بوتيرة أكبر مما توقعته ناسا، مما حافظ على الألواح خالية نسبيًا من الغبار وأطال عمر المهمة. خلال عاصفة غبار عالمية ضربت المريخ عام 2007، شهدت كلتا المركبتين الجوالتين أدنى مستويات الطاقة خلال المهمة؛ حيث انخفض إنتاج أوبورتيونيتي إلى 128 واط/ساعة. وفي نوفمبر 2008، تجاوزت سبيريت هذا الرقم القياسي المنخفض للطاقة بإنتاج بلغ 89 واط/ساعة، نتيجة لعواصف غبارية في منطقة فوهة غوسيف. ^{[ 47 ]}

تعمل المركبات الجوالة بنظام تشغيل VxWorks المدمج على معالج RAD6000 مقاوم للإشعاع بتردد 20 ميجاهرتز، مزود بذاكرة وصول عشوائي ديناميكية (DRAM) سعتها 128 ميجابايت مع خاصية اكتشاف الأخطاء وتصحيحها، وذاكرة EEPROM سعتها 3 ميجابايت . ^{[ 48 ]} كما تحتوي كل مركبة على ذاكرة فلاش سعتها 256 ميجابايت . ولضمان استمرار عملها خلال مراحل المهمة المختلفة، يجب أن تبقى أجهزة المركبة الحيوية ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين -40 درجة مئوية و+40 درجة مئوية (-40 درجة فهرنهايت إلى 104 درجة فهرنهايت). ليلاً، تُسخّن المركبات بواسطة ثماني وحدات تسخين بالنظائر المشعة (RHU)، تُولّد كل منها باستمرار 1 واط من الطاقة الحرارية من تحلل النظائر المشعة ، بالإضافة إلى سخانات كهربائية تعمل عند الحاجة فقط. ويُستخدم غشاء من الذهب المرسب بالرش وطبقة من هلام السيليكا الهوائي للعزل. ^{[ 49 ]}    

يحتوي الروبوت الجوال على هوائي منخفض الكسب وهوائي عالي الكسب في نطاق X للاتصالات من وإلى الأرض، بالإضافة إلى هوائي أحادي القطب فائق التردد للاتصالات الترحيلية. الهوائي منخفض الكسب متعدد الاتجاهات ، وينقل البيانات بمعدل منخفض إلى هوائيات شبكة الفضاء العميق على الأرض. أما الهوائي عالي الكسب فهو موجه وقابل للتوجيه، ويمكنه نقل البيانات إلى الأرض بمعدل أعلى. يستخدم الروبوت الجوال الهوائي أحادي القطب فائق التردد وجهاز الراديو CE505 الخاص به للتواصل مع المركبات الفضائية التي تدور حول المريخ، وهما مركبة مارس أوديسي ومركبة مارس غلوبال سيرفيور (قبل تعطلها) (حيث تم نقل أكثر من 7.6 تيرابت من البيانات باستخدام هوائي الترحيل الخاص بها وذاكرة كاميرا مدار المريخ بسعة 12 ميجابايت). ^{[ 50 ]} منذ دخول مركبة مارس أوربيتر المدارية (MRO) مدارها حول المريخ، استخدمتها المركبات الهابطة أيضًا كمحطة ترحيل. يتم ترحيل معظم بيانات المركبات الهابطة إلى الأرض عبر أوديسي وMRO. تستطيع المركبات المدارية استقبال إشارات المركبات الجوالة بمعدل بيانات أعلى بكثير من شبكة الفضاء العميق، وذلك بفضل المسافات الأقصر بكثير بين المركبة الجوالة والمركبة المدارية. ثم تقوم المركبات المدارية بنقل بيانات المركبة الجوالة بسرعة إلى الأرض باستخدام هوائياتها الكبيرة وعالية الطاقة .

تحتوي كل مركبة جوالة على تسع كاميرات، ^{[ 51 ]} تُنتج صورًا بدقة 1024 × 1024 بكسل بمعدل 12 بت لكل بكسل، ^{[ 52 ]} ولكن يتم اقتطاع معظم صور كاميرات الملاحة والصور المصغرة إلى 8 بت لكل بكسل لتوفير الذاكرة وتقليل وقت الإرسال. تُضغط جميع الصور باستخدام خوارزمية ICER قبل تخزينها وإرسالها إلى الأرض. تُضغط صور الملاحة والصور المصغرة والعديد من أنواع الصور الأخرى إلى ما يقارب 0.8 إلى 1.1 بت/بكسل. تُستخدم معدلات بت أقل (أقل من 0.5 بت/بكسل) لأطوال موجية معينة من الصور البانورامية متعددة الألوان. تعتمد خوارزمية ICER على الموجات الصغيرة ، وقد صُممت خصيصًا لتطبيقات الفضاء السحيق. تُنتج هذه الخوارزمية ضغطًا تدريجيًا، سواءً كان مع فقدان البيانات أو بدونه، وتتضمن آلية لاحتواء الأخطاء للحد من تأثير فقدان البيانات على قناة الفضاء السحيق. تتفوق خوارزمية ICER على ضاغط صور JPEG مع فقدان البيانات وضاغط Rice بدون فقدان البيانات المستخدم في مهمة Mars Pathfinder .

تم تركيب العديد من الكاميرات والأجهزة على مجموعة بانكام ماست (PMA):

• كاميرات بانورامية ( بانكام )، كاميرتان مزودتان بعجلات ترشيح ألوان لتحديد نسيج ولون ومعادن وبنية التضاريس المحلية. تعمل الكاميرتان معًا لالتقاط صور بانورامية ثلاثية الأبعاد مفصلة ومتعددة الأطوال الموجية للمناظر الطبيعية المريخية المحيطة بالمركبة الجوالة، والسماء، والشمس. تبلغ المسافة  بين الكاميرتين 30 سم. تحتوي كل كاميرا على مرشحات لأطوال موجية تتراوح بين 400 و1100  نانومتر (من الأشعة فوق البنفسجية القريبة إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة)، بدقة صورة قصوى تبلغ 1024 × 1024 بكسل. ^{[ 53 ] [ 51 ]}
• كاميرات الملاحة ( Navcam )، وهي كاميرتان تتميزان بمجال رؤية أوسع ولكن بدقة أقل، وهما أحاديتان اللون، وتستخدمان للملاحة والقيادة. ^{[ 51 ]}
• مجموعة منظار لجهاز مطياف الانبعاث الحراري المصغر ( Mini-TES )، وهو مطياف يعمل بالأشعة تحت الحمراء يُستخدم لتحديد التركيب المعدني للصخور والتربة عن بُعد من خلال رصد أنماط إشعاعها الحراري. وقد صُمم خصيصًا للبحث عن المعادن المتكونة في الماء، مثل الكربونات والطين. ^{[ 54 ]} تتضمن مجموعة المنظار مرآتين قابلتين للطي من البريليوم، وغطاءً يُغلق لتقليل تلوث الغبار داخل المجموعة، وحواجز لحجب الضوء الشارد موضوعة بشكل استراتيجي داخل أنابيب الإيبوكسي الجرافيتي. وقد صُمم جهاز Mini-TES في جامعة ولاية أريزونا .

تم تركيب الكاميرات على ارتفاع 1.5 متر على وحدة بانكام ماست، مما يسمح بدوران 360 درجة. ^{[ 53 ]} يتم نشر وحدة بانكام ماست عبر محرك نشر الصاري (MDD). يقوم محرك السمت، المثبت مباشرة فوق محرك نشر الصاري، بتدوير الوحدة أفقيًا دورة كاملة مع نقل الإشارات عبر شريط دوار. يوجه محرك الكاميرا الكاميرات عموديًا، لأعلى أو لأسفل بشكل شبه مستقيم. بينما يوجه محرك ثالث مرايا الطي Mini-TES والغطاء الواقي، بزاوية تصل إلى 30 درجة فوق الأفق و50 درجة تحته.

تم تركيب أربع كاميرات أحادية اللون لتجنب المخاطر (كاميرات Hazcam ) على هيكل المركبة الجوالة، اثنتان في الأمام واثنتان في الخلف. استخدمت المركبة أزواجًا من صور كاميرات Hazcam لرسم خريطة لشكل التضاريس حتى مسافة 3 أمتار (10 أقدام) أمامها، على شكل "وتد" يزيد عرضه عن 4 أمتار عند أبعد مسافة. ^{[ 51 ]}

الأجهزة الموجودة على ذراع المركبة الجوالة

أداة كشط الصخور (RAT)

مطياف الأشعة السينية للجسيمات ألفا (APXS)

صورة MER قبل وبعد المعالجة

جهاز نشر الأدوات (IDD)، ويُسمى أيضًا ذراع المركبة الجوالة. يحتوي الذراع على برج على شكل صليب يحمل عدة أدوات. يمكن للذراع الدوران بزاوية 350 درجة والتحرك عموديًا بزاوية 340 درجة. يتكون الذراع من ثلاثة مفاصل ويبلغ أقصى مدى له 90 سنتيمترًا. ^{[ 55 ]}

• استُخدم مطياف موسباور (MB) MIMOS II ، الذي طوّره غوستار كلينغيلهوفر في جامعة يوهانس غوتنبرغ في ماينز ، ألمانيا ، لإجراء دراسات دقيقة حول المعادن الموجودة في الصخور والتربة الحاملة للحديد. ^{[ 56 ] [ 57 ]} استغرقت عملية قياس موسباور الواحدة حوالي 12 ساعة. ^{[ 58 ]}
• استُخدم مطياف الأشعة السينية لجزيئات ألفا (APXS)، الذي طوّره معهد ماكس بلانك للكيمياء في ماينز ، ألمانيا ، لتحديد التركيب الكيميائي للعناصر في الصخور والتربة باستخدام جزيئات ألفا والأشعة السينية. ^{[ 59 ] [ 60 ]} أُجريت معظم قياسات APXS ليلاً، وتطلّبت ما لا يقل عن 10 ساعات من وقت التجميع. ^{[ 59 ]}
• استُخدمت مصفوفة مغناطيسية لجمع جزيئات الغبار المغناطيسية. ^{[ 61 ]} احتوت كل مركبة جوالة على سبعة مغناطيسات: أربعة منها محمولة على أداة كشط الصخور (RAT)؛ واثنان (مغناطيس التقاط ومغناطيس ترشيح) مثبتان في مقدمة المركبة؛ ومغناطيس آخر (مغناطيس مسح) مثبت أعلى سطح المركبة بحيث يكون مرئيًا لكاميرا بانكام. ^{[ 62 ]} تم تحليل الجزيئات باستخدام مطياف موسباور ومطياف الأشعة السينية للمساعدة في تحديد نسبة الجزيئات المغناطيسية إلى الجزيئات غير المغناطيسية، وتكوين المعادن المغناطيسية في الغبار المحمول جوًا والصخور التي تم طحنها بواسطة أداة كشط الصخور.
• جهاز التصوير المجهري (MI) للحصول على صور عالية الدقة بالأبيض والأسود عن قرب للصخور والتربة، بدقة قصوى تبلغ 1024 × 1024 بكسل. قاد فريق كين هيركنهوف في برنامج أبحاث الجيولوجيا الفلكية التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية عملية تطويره . يتكون جهاز التصوير المجهري من مجهر وكاميرا CCD. ^{[ 63 ]}
• أداة كشط الصخور (RAT)، التي طورتها شركة Honeybee Robotics ، لإزالة الغبار والأسطح الصخرية المتآكلة وكشف المواد الجديدة لفحصها بواسطة الأجهزة الموجودة على متن المركبة. استطاعت هذه الأداة إحداث ثقب بقطر حوالي 45 مليمترًا وعمق 5 مليمترات في الصخر، كما تمكنت من كشط الصخور البركانية الصلبة في غضون ساعتين تقريبًا. تستخدم أداة RAT ثلاثة محركات كهربائية لتحريك أسنان الكشط الدوارة في سطح الصخر. تدور عجلتا الكشط بسرعة عالية، وتدور هاتان العجلتان حول بعضهما البعض بسرعة أبطأ بكثير، بحيث تغطيان منطقة القطع بأكملها. ^{[ 64 ]}

كان الذراع الآلي قادراً على وضع الأدوات مباشرة على الصخور والتربة المستهدفة.

هبطت المركبة الجوالة "أوبورتيونيتي " في فوهة بركانية صغيرة، أُطلق عليها اسم "إيجل"، في سهول ميريدياني المنبسطة. تميزت سهول موقع الهبوط بوجود عدد كبير من الكريات الصغيرة، وهي عبارة عن تكتلات كروية أطلق عليها الفريق العلمي اسم "التوت الأزرق"، وُجدت سائبة على السطح، وأيضًا مُدمجة في الصخور. وقد تبين أن هذه الكريات تحتوي على تركيز عالٍ من معدن الهيماتيت ، مما يدل على أنها تشكلت في بيئة مائية. أظهرت الصخور الأساسية الطبقية التي كُشفت في جدران الفوهة علامات على طبيعتها الرسوبية، وأظهر تحليل التركيب والتصوير المجهري أنها تتكون في المقام الأول من الجاروسيت ، وهو معدن كبريتات الحديدوز الذي يتميز بكونه من رواسب التبخر الناتجة عن تبخر بركة مالحة أو بحر. ^{[ 88 ] [ 89 ]}

قدمت المهمة أدلة قوية على وجود نشاط مائي سابق على سطح المريخ. فبالإضافة إلى دراسة "فرضية الماء"، حصلت المركبة " أوبورتيونيتي " على بيانات فلكية وجوية. وقد قادت المهمة الموسعة المركبة عبر السهول إلى سلسلة من الفوهات الكبيرة في الجنوب، حيث وصلت إلى حافة فوهة "إنديفور" التي يبلغ قطرها 25 كيلومترًا، بعد ثماني سنوات من هبوطها. وتُظهر التحليلات الطيفية المدارية لحافة هذه الفوهة وجود صخور سيليكاتية صفائحية ، مما يدل على وجود رواسب رسوبية قديمة.