El Mars Science Laboratory (Laboratori de Ciència de Mart o MSL), és una missió de la NASA amb la finalitat de posar i operar un vehicle robòtic anomenat Curiosity (Curiositat), sobre la superfície de Mart. Va ser llançat el 26 de novembre de 2011 i es va posar a la superfície marciana amb total precisió el 6 d'agost de 2012 a les 05.31 h UTC. El lloc d'aterratge es troba en el cràter Gale. Mostra en una àrea limitada (per tant compatible amb l'autonomia del rover), els principals períodes areològics del planeta, entre ells un -el Noaic- que podria haver permès l'aparició d'organismes vius. El Curiosity es tracta d'un vehicle que avaluarà si Mart va ser alguna vegada, o és encara avui, un ambient capaç de suportar la vida microbiana. En altres paraules, la seva missió és determinar l'habitabilitat del planeta. També analitzarà mostres recollides del sòl i la pols de les roques perforades.
L'astromòbil Curiosity és més de cinc vegades més pesat i porta més de deu cops el pes dels instruments científics transportats per lSpirit o lOpportunity, que li permet portar 75 kg d'equipament científic, incloent-hi dos mini-laboratoris per analitzar els compostos orgànics i minerals, i un sistema d'identificació a distància de la composició de la roca basat en l'acció d'un làser. Els laboratoris integrats estan alimentats per un sofisticat sistema d'envàs i presa de mostres, incloent un trepant. Per complir amb l'augment d'energia i superar les limitacions de l'hivern marcià i períodes nocturns, l'astromòbil utilitzarà un generador termoelèctric per radioisòtops, que substitueix als panells solars utilitzats en les missions anteriors d'aquest tipus. Finalment, es beneficia de programes avançats per navegar pel terreny marcià i fer tasques complexes que es presenten. El vehicle va ser dissenyat per travessar fins a 20 quilòmetres i pot pujar pendents de 45°. Els Estats Units, Canadà, Alemanya, França, Rússia i Espanya proporcionaran els instruments a bord. L'astromóvil Curiosity va ser llançat per un coet Atlas V 541 i s'espera que operi durant almenys 1 any marcià (669 dies marcians/687 dies terrestres), ja que explorarà un rang més gran que qualsevol altre vehicle explorador anterior de Mart.
La sonda espacial en sortir de la Terra tenia una massa de 3,9 tones i va incloure una etapa de creuer per dur la sonda al veïnatge de Mart, una etapa de reentrada responsable per creuar l'atmosfera marciana a una alta velocitat i un mòdul de descens per a l'última fase de l'aterratge. Per posar l'astromòbil de 899 kg a la superfície marciana amb la precisió necessària per a fins científics, les tècniques d'aterratge utilitzades pels seus predecessors s'han canviat dramàticament: la fase de reentrada atmosfèrica es controla parcialment per restringir la zona d'aterratge a una el·lipse de 20 km de llarg i 7 km d'ample. El vehicle es col·loca suaument a terra per un operatiu de descens conegut com a «grua aerotransportada», únic mètode compatible amb la seva massa.
El MSL és la més ambiciosa missió interplanetària de la NASA en aquesta dècada, part del Programa d'Exploració de Mart («Mars Exploration Program») de la NASA, un esforç a llarg termini d'exploració robòtica de Mart, i és un projecte administrat pel Jet Propulsion Laboratory de la NASA. La complexitat de la sonda i del rover i la necessitat de desenvolupar noves tecnologies espacials han portat a canvis significatius en el concepte original durant el desenvolupament: els costos excessius gairebé van causar la cancel·lació de la totalitat del projecte. El llançament, que estava programat originalment per a l'any 2009 va haver de ser ajornat a la propera finestra de llançament, 26 mesos després, el 2011. El cost total del projecte MSL és al voltant de 2,5 mil milions de dòlars.
Context Mart, destinació privilegiada de l'exploració espacial miniatura|Mart amb les Valles Marineris al centre de la imatge, la formació geològica més espectacular del planeta. Des del començament de l'exploració espacial, Mart és el blanc favorit de les missions interplanetàries llançades en el sistema solar: A diferència d'altres planetes del sistema solar, Mart ha tingut sens dubte en el passat, condicions similars a les existents a la Terra que poden, però encara ha de ser confirmat, haver permès el sorgiment de la vida. Mart encara conserva una atmosfera i aigua (congelada) en la seva superfície; La seva proximitat permet que sigui relativament fàcil enviar sondes espacials; Mart és una destinació ineludible si la humanitat decideix embarcar-se en un ambiciós programa espacial tripulat, i en aquesta perspectiva, cal dur a terme missions de reconeixement.
Ara hi ha tres objectius en l'exploració científica de Mart: Per comprendre la gènesi del planeta i la seva evolució; Reconstruir la història del seu clima; Identificar si Mart pot suportar vida, o si va existir en el passat.
Les respostes a aquestes tres preguntes poden ajudar-nos a entendre el nostre propi planeta.
Les missions robòtiques i el descobriment de Mart miniatura|La presència d'aigua a Mart milers de milions d'anys enrere es pot demostrar utilitzant les dades recollides per sondes en la dècada del 2000: aquí, un delta argilós, fotografiat per la MGS. Per raons de viabilitat tècnica i econòmica, fins al moment cap projecte d'exploració per un equip d'astronautes s'ha implementat. A més, des del principi de l'era espacial, l'exploració de Mart és realitzada per missions robòtiques, i probablement això continuarà pels propers vint anys. Aquestes missions han permès aprendre més sobre el planeta sense respondre definitivament als temes científics principals. Els vehicles espacials que més han ampliat els nostres coneixements són els «orbitadors» (sondes espacials posades en òrbita de Mart) que són capaços, a través d'instruments cada vegada més sofisticats, de recollir dades sobre la superfície del planeta, la seva atmosfera i en certa manera, del seu subsòl.
La Mariner 4 va ser la primera sonda interplanetària a fer un sobrevol de Mart, el 15 de juliol de 1965; les seves observacions van destruir l'expectativa d'un planeta amb característiques similars a la Terra, enviant les primeres imatges d'un món desolat ple de cràters d'impacte, molt similars en aparença a les que existeixen a la Lluna. La primera nau espacial en òrbita de Mart, la Mariner 9 (1971), va suavitzar aquest punt de vista, mostrant que a Mart hi ha variades formacions geològiques: gorges, volcans, casquets polars, camps de dunes, etc. Aquesta primera onada de vehicles d'exploració, incloent els soviètics Mars 3 (1972) i Mars 6 (1974), va acabar amb els dos orbitadors i dos aterrisadors del programa Viking (1975). Aquests últims portaven un mini laboratori de química capaç de detectar l'existència de formes de vida. Els resultats ambigus de les anàlisis han estat generalment interpretats com una resposta negativa. Els propers vint anys, han marcat una ruptura en l'enviament de missions a Mart, intercalats amb tres fallades dels estatunidencs i soviètics. No obstant això, alguns descobriments a la Terra han qüestionat la idea, ara acceptada, d'un planeta Mart estèril: formes de vida han estat descobertes en llocs particularment hostils, en el fons de l'oceà o en regions desèrtiques. L'orbitador Mars Global Surveyor (1996) marca el retorn de la NASA a Mart. Hi ha descobert zones riques en hematita gris - un òxid de ferro que es forma en presència d'aigua -, va detectar un camp magnètic residual que suggereix que en el passat Mart va ser protegit de l'exposició a la radiació esterilitzant provinent de l'espai per una barrera magnètica, i finalment hi ha descobert diverses manifestacions d'un entorn dinàmic com la presència de barrancs, absents en les fotos preses per les missions anteriors, i que podrien haver estat formades per l'acció de l'aigua. Els instruments de la nau espacial europea Mars Express (2003) han confirmat la presència de grans quantitats d'aigua emmagatzemades en forma de gel en els casquets polars, van detectar la presència de traces de metà recentment format en l'atmosfera del planeta, l'origen del qual pot ser tant biològica com volcànica, i van descobrir sediments argilosos que només podien sorgir en la presència d'aigües superficials de baixa acidesa, per tant en un ambient propici a la vida. En la Mars Reconnaissance Orbiter (2006), equipada amb càmeres especialment potents, s'han perfeccionat tots aquests resultats mitjançant la realització d'un inventari sistemàtic dels terrenys que indiquen la presència d'aigua: dipòsits d'argiles, carbonats i sulfats. El mòdul també detecta la presència d'aigua en latituds relativament baixes, confirmant que l'atmosfera marciana preserva vestigis d'un canvi recent d'inclinació de l'eix del planeta.
El paper de les sondes i astromòbils miniatura|Un model del rover MSL posat al costat dels seus predecessors Spirit i Sojourner.
Els aterrisadors (fixos) i astromòbils, capaços de viatjar per terra, han exercit fins ara un paper bastant modest en l'exploració de Mart: són essencialment responsables de validar en camp les inferències fetes per les observacions dels orbitadors. El MSL és l'últim d'una sèrie de vehicles estatunidencs: és una continuació dels dos aterrisadors estàtics Viking que intentaven identificar senyals de vida (1975), de la sonda Pathfinder (1996), que va desplegar per primera vegada un petit robot (10,6 kg) anomenat Sojourner, dels rovers MER (2003) de 174 kg, que van ser els primers a fer un veritable treball de geòleg de camp amb una varietat d'instruments, limitats però, per les restriccions de pes i, finalment, l'aterrisador estàtic Phoenix (2008), encarregat d'estudiar la regió del pol nord de Mart.
Posar una nau espacial en el sòl marcià és un exercici difícil, com ho demostra el fracàs de tres missions de la Unió Soviètica i, més recentment, la Mars Polar Lander (1998) i el Beagle 2 (2003). Mart té una gravetat molt significativa en comparació amb la Lluna (una mica més d'un terç de la gravetat de la Terra i més del doble de la Lluna); també, per arribar al planeta, les sondes han de desenvolupar una alta velocitat (al voltant de 5-6 km/s). L'acció de frenada pels motors de coets que s'ha practicat a la Lluna (mòdul lunar del programa Apollo o la sonda Lunokhod) està exclosa, ja que la massa a ser llançada estaria més enllà de la capacitat dels coets existents i el cost seria prohibitiu. Per tant, cal explorar les forces de frenada generades per la fricció de la nau amb l'atmosfera marciana. Tanmateix, és prima i de baixa densitat: fins i tot amb les tècniques desenvolupades durant el disseny de la sonda MSL no és possible col·locar un dispositiu de més d'una tona al sòl marcià, és a dir, el pes de l'astromòbil Curiosity del Mars Science Laboratory.
Gènesi del projecte Mars Science Laboratory +Comparació dels rovers MSL i MER CaracterístiquesMars Science Laboratory Mars Exploration Rover Mida 3 x 2,7 m 2,2 m d'altura 1,6 x 1,6 m 1,5 m d'altura Massa 899 kg 170 kg Càrrega útil 75 kg (10 instruments) 5 kg (5 instruments) Braç telecomandat 2,1 metres de llargària, 2 instruments, preparació de mostres 0,8 metres de llargària, 3 instruments Energia 2700 watt-hores/sol 1000 watt-hores/sol Autonomia 20 km 700 mA finals del 2011 el rover Opportunity havia recorregut 27 km (l'Spirit 7,7 km) i segueix funcionant. Vida útil 98 setmanes 13 setmanesAl final del 2011, el rover Opportunity es trobava encara en funcionament, 2.500 dies després d'aterrar (l'Spirit, 2210 dies).