火星探査ローバー

MER-A Spiritの発売

MER-B事業機会の開始

MER-A（スピリット）とMER-B（オポチュニティ）は、それぞれ2003年6月10日と2003年7月7日に打ち上げられました。両探査機はケープカナベラル宇宙発射複合施設17 （CCAFS SLC-17）からボーイングデルタII 7925-9.5ロケットで打ち上げられましたが、MER-Bは火星遷移軌道投入に必要な追加エネルギーのため、同ロケットの大型バージョンを使用しました。ロケットは隣接する発射台に設置され、MER-AはCCAFS SLC-17A、MER-BはCCAFS SLC-17Bに設置されました。2つの発射台により、15日間と21日間の惑星探査打ち上げ期間を近接して実施することが可能になりました。MER-Aの最終打ち上げ可能日は2003年6月19日、MER-Bの初日は2003年6月25日でした。NASAの打ち上げサービスプログラムが両宇宙船の打ち上げを管理しました。

探査機は2004年1月に火星の赤道付近の離れた場所に着陸した。2004年1月21日、深宇宙ネットワークはスピリットとの通信を失った。当初はオーストラリア上空のフレアシャワーが原因と考えられていた。探査車はデータのないメッセージを送信したが、その日のうちにマーズ・グローバル・サーベイヤーとの通信セッションにも失敗した。翌日、JPLは探査車からビープ音を受信し、故障モードになっていることを知った。1月23日、飛行チームは探査車からの送信に成功した。故障の原因は探査車のフラッシュメモリサブシステムのエラーだと考えられた。探査車は10日間科学活動を行わず、その間、エンジニアはソフトウェアを更新し、テストを実行した。スピリットのフラッシュメモリを再フォーマットし、メモリの過負荷を回避するためにソフトウェアパッチを使用することで問題は解決した。予防措置として、オポチュニティもパッチでアップグレードされた。スピリットは2月5日までに本格的な科学観測活動を再開した。両探査機の当初のミッション期間はわずか90火星日だった。

2004年3月23日、火星表面に過去に液体の水が存在した証拠となる「重大な発見」を発表する記者会見が開かれた。科学者代表団は、オポチュニティ探査機MER-Bの着陸地点であるメリディアニ平原のクレーター内の露頭の岩石に層状構造と斜交層理が見られることを示す写真とデータを提示した。これは、かつてこの地域に水が流れていたことを示唆している。塩素と臭素の不規則な分布も、この場所がかつて塩水の海岸線であり、現在は蒸発してしまったことを示唆している。

スピリット（左）とオポチュニティ（右）の周回アニメーション。太陽・地球・火星・探査車           

2004 年 4 月 8 日、NASA は探査車のミッション期間を 3 か月から 8 か月に延長すると発表した。NASA は直ちに 9 月まで 1,500 万米ドルの追加資金を提供し、継続運用のために毎月 280 万米ドルを提供する。その月の後半、オポチュニティはエンデュランス クレーターに到着し、200 メートルを走行するのに約 5 日かかった。NASA は 9 月 22 日、探査車のミッション期間をさらに 6 か月延長すると発表した。オポチュニティはエンデュランス クレーターを離れ、廃棄された耐熱シールドを訪れ、ビクトリア クレーターに向かう予定だった。スピリットはコロンビア ヒルズの頂上まで登ろうと試みる予定だった。 

2台の探査車が引き続き順調に機能していたため、NASAは後にミッションを2006年9月までさらに18か月延長すると発表した。オポチュニティは「エッチング地形」を訪れ、スピリットはハズバンドヒルの頂上に向かって岩だらけの斜面を登ることになっていた。2005年8月21日、スピリットは581火星日と4.81キロメートル（2.99マイル）の旅を経てハズバンドヒルの頂上に到達した。 

スピリットの右前輪は、2006年3月13日、探査車がマックール・ヒルへ移動中に動かなくなった。運転手は動かなくなった車輪をスピリットの後ろに引きずろうとしたが、これは低い斜面の通行不能な砂地に到達するまでしか機能しなかった。運転手はスピリットを「ロー・リッジ・ヘイブン」と呼ばれる小さな傾斜地に誘導し、そこで長い火星の冬を過ごし、春と走行に適した太陽光発電量の増加を待った。その年の9月、オポチュニティはビクトリア・クレーターの縁に到達し、スペースフライト・ナウはNASAが2台の探査車のミッションを2007年9月まで延長したと報じた。^{[ 7 ] [ 8 ]} 2007年2月6日、オポチュニティは火星表面を10キロメートル（6.2マイル）走行した最初の宇宙船となった。 ^{[ 9 ]}

2007年7月、4回目のミッション延長中に、火星の砂嵐が探査車への日光を遮り、探査車が太陽電池パネルを通してエネルギーを集める能力を脅かしたため、技術者たちは探査車の1台または両方が永久に機能しなくなるのではないかと懸念した。しかし、砂嵐は収まり、探査車は運用を再開することができた。^{[ 10 ]}

オポチュニティは2007年6月28日にダック湾の縁からビクトリア・クレーターに進入する準備を整えていたが^{[ 11 ]}、激しい砂嵐のため、砂塵が晴れて電力が安全なレベルに戻るまで延期された^{[ 12 ]} 。2か月後、スピリットとオポチュニティは、太陽光発電が両探査車の永久的な故障をほぼ引き起こすレベルまで制限された激しい砂嵐の間、身を潜めていたが、走行を再開した^{[ 13 ] 。}

2007年10月1日、^{[ 14 ]}スピリットとオポチュニティはともに5回目のミッション延長に入り、運用期間が2009年まで延長されました。 ^{[ 15 ]}これにより、探査車は5年間火星の表面を探査することができましたが、その後も生存が続くことが条件となりました。

2008年8月26日、オポチュニティはビクトリア・クレーターからの3日間の登攀を開始したが、右前輪の故障前に スピリットで見られたような電力スパイクが発生すると、車輪が故障した場合にクレーターから脱出できなくなる可能性があるという懸念があった。プロジェクト科学者のブルース・バナード氏はまた、「ビクトリア・クレーターに入った目的はすべて達成し、それ以上のことも成し遂げた」と述べた。オポチュニティは、メリディアニ平原の多様な岩石の特徴を明らかにするために平原に戻る予定である。これらの岩石の中には、ビクトリアのようなクレーターから吹き飛ばされたものもある可能性がある。探査車は2007年9月11日からビクトリア・クレーターを探査していた。^{[ 16 ] [ 17 ]} 2009年1月現在、2台の探査車は合わせて25万枚の画像を送信し、21キロメートル（13マイル）以上を走行した。^{[ 18 ]} 

オポチュニティはビクトリア・クレーターを出発してから約3.2キロメートル（2.0マイル）走行した後、 2009年3月7日に初めてエンデバー・クレーターの縁を目にした。^{[ 19 ]} 1897火星日には、その途中で16キロメートル（9.9マイル）地点を通過した。^{[ 20 ]}一方、グセフ・クレーターでは、スピリットが火星の砂の中に深く埋まっており、これは2005年にパーガトリー・デューンでオポチュニティが埋まっていたのとよく似ている。 ^{[ 21 ]}   

2010年1月26日、火星での6年間を経て、NASAはスピリットを固定式の研究プラットフォームとして使用すると発表した。これは、探査車を柔らかい砂から解放しようとする数ヶ月にわたる試みが失敗に終わった後のことだった。^{[ 22 ]}

NASAは2010年3月24日、エンデバー・クレーターまでの残りの走行距離が推定12km（7.5マイル）だったオポチュニティが、ミッション開始以来20km（12.4マイル）以上走行したと発表した。[ 23 ]^各探査車は、ミッション走行距離の目標がわずか600メートルになるように設計されていた。^{[ 23 ]}    

2010年3月、スピリットは火星の冬に向けて休眠状態に入り、数ヶ月間は再び目覚めない可能性があると発表された。 ^{[ 24 ]} 2011年5月22日、NASAは2年間砂の罠に閉じ込められていたスピリットとの通信の試みを中止した。探査車との最後の通信成功は2010年3月22日だった。スピリットへの最後の送信は2011年5月25日だった。^{[ 25 ]}

2013 年 5 月 16 日、NASA は、オポチュニティが地球以外の惑星で他のどの NASA 車両よりも遠くまで走行したと発表しました。^{[ 26 ]}オポチュニティの総走行距離が35.744 km (22.210マイル)を超えた後、この探査車はアポロ 17月面探査車が走行した総距離を超えました。^{[ 26 ]}そして 2014 年 7 月 28 日、オポチュニティは地球以外の惑星で他のどの車両よりも遠くまで走行しました。^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}オポチュニティは40 km (25マイル)以上を走行し、以前の記録保持者であったルノホート 2月面探査車が走行した総距離39 km (24マイル)を超えました。 ^{[ 26 ] [ 27 ]} 2015年3月23日、オポチュニティはマラソンの全長42.2km （26.2マイル）を走行し、約11年2ヶ月で完走した。^{[ 29 ]}        

2014 年 1 月 24 日、NASA は、当時残っていた探査車オポチュニティと、より新しい火星科学研究所探査車キュリオシティによる調査が、独立栄養性、化学栄養性、および/または化学無機独立栄養性の微生物に基づく生物圏、ならびに居住可能であった可能性のある河川湖沼環境(古代の河川や湖に関連する平原)を含む古代の水など、古代の生命の証拠を探すことに切り替えられたと報告した。^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}その後、火星における居住可能性、タフォノミー(化石に関連する)、および有機炭素の証拠の探索が、NASA の主要な目標に変更された。^{[ 30 ]}

2018 年 6 月、オポチュニティは地球規模の砂嵐に巻き込まれ、ローバーのソーラーパネルは十分な電力を生成できなくなり、最後の通信は 2018 年 6 月 10 日でした。NASA は砂嵐が収まった後にコマンドの送信を再開しましたが、ローバーは沈黙したままで、おそらく壊滅的な故障かソーラーパネルを覆う塵の層が原因でした。^{[ 34 ]} 2019 年 2 月 13 日、記者会見が開かれ、 2018 年 6 月以降、オポチュニティとの通信を何度も試みたものの応答がなかったため、NASA はオポチュニティミッションの終了を宣言し、16 年間続いた火星探査ローバー ミッションも終了したと発表しました。^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}

巡航ステージは、地球から火星への移動に使用される宇宙船の構成要素です。設計はマーズ・パスファインダーと非常によく似ており、直径は約2.65メートル（8.7 フィート）、高さは約1.6メートル（5.2フィート）で、突入機を含みます（下記参照）。  

主要構造はアルミニウム製で、外側のリブ状のリングが直径約2.65メートル（8.7フィート）のソーラーパネルで覆われている。5つのセクションに分かれたソーラーアレイは、地球近傍では最大600ワット、火星では最大300ワットの電力を供給できる。   

ヒーターと多層断熱材によって電子機器は「保温」されます。フロンシステムは、ローバー内部のフライトコンピューターと通信機器から熱を除去し、過熱を防ぎます。巡航アビオニクスシステムにより、フライトコンピューターは太陽センサー、スター・スキャナー、ヒーターなどの他の電子機器と連携できます。

エアロシェルは、火星への7ヶ月間の航海中、着陸機を保護する役割を果たした。着陸機と探査車とともに、エアロシェルは「突入機」を構成した。その主な目的は、着陸機と内部の探査車を、希薄な火星大気への突入時の強烈な熱から守ることであった。エアロシェルは、マーズ・パスファインダーとマーズ・バイキングの設計に基づいて開発された。

部品

エアロシェルは、耐熱シールドとバックシェルの2つの主要部分で構成されていました。耐熱シールドは平らで茶色がかった形状をしており、火星大気圏突入時に着陸機と探査車を保護し、宇宙船の最初のエアロブレーキとして機能しました。バックシェルは大きく円錐形で、白色に塗装されていました。バックシェルにはパラシュートと、突入、降下、着陸の後の段階で使用されるいくつかのコンポーネントが搭載されていました。

• パラシュート（背面シェルの底部に格納）
• 分離ナット、ロケット、パラシュート迫撃砲などの火工品を発射する背面電子機器とバッテリー。
• パラシュートの下で揺れ動くバックシェルの向きを監視し、報告するリットンLN-200慣性計測装置（IMU）。
• RADロケット（ロケットアシスト降下）と呼ばれる3つの大型固体ロケットモーターは、それぞれ約4秒間、約1トン（10キロニュートン）の力を発生させます。 ^{[ 39 ]}
• TIRSと呼ばれる3つの小型固体ロケット（バックシェルの側面から水平方向に突き出すように取り付けられている）は、メインのRADロケット燃焼中にバックシェルをより垂直に向けるために、バックシェルにわずかな水平方向の推進力を与える。

構成

コロラド州デンバーにあるロッキード・マーティン・スペース社が製造したエアロシェルは、グラファイトエポキシ樹脂製の表層板に挟まれたアルミニウムハニカム構造でできています。エアロシェルの外側はフェノール樹脂製のハニカム層で覆われています。このハニカム層には、大気との摩擦によって発生する熱を放散するアブレーション材（「アブレーター」とも呼ばれる）が充填されています。

アブレーション材自体は、コルク材、バインダー、多数の微細なシリカガラス球の混合物です。これは、バイキング火星着陸ミッションで使用された耐熱シールド用に開発されました。同様の技術は、米国初の有人宇宙ミッションであるマーキュリー、ジェミニ、アポロでも使用されました。これは、突入時に火星の大気と化学反応を起こして熱を運び去り、機体の後ろに高温のガスの尾を残すように特別に配合されています。機体は約 1 分で19,000 km/h (5,300 m/s から 440 m/s)まで減速し、着陸機と探査車に約 60 m/s ² (6 g ) の加速度が生じました。   

背面シェルと耐熱シールドは同じ材料で作られていますが、耐熱シールドにはより厚い13mm（1/2インチ）のアブレーション層があります。背面シェルは塗装される代わりに、深宇宙の低温から保護するために非常に薄いアルミ蒸着PETフィルムで覆われていました。このフィルムは火星大気圏突入時に蒸発しました。  

パラシュートは、突入、降下、着陸時に宇宙船の減速を助ける。それはバックシェル内に配置されている。^{[ 40 ]}

デザイン

2003年のパラシュート設計は、長期にわたる火星パラシュート技術開発の一環であり、バイキングとパスファインダーのミッションの設計と経験に基づいています。このミッションのパラシュートは、火星探査ローバーの最大荷重が80～85キロニュートン（kN）またはパラシュートが完全に膨張したときの80～85 kN（18,000～19,000 lbf）であるため、パスファインダーのパラシュートより40%大きくなっています。比較すると、パスファインダーの膨張荷重は約35 kN（約8,000 lbf）でした。このパラシュートは、コネチカット州サウスウィンザーのパイオニア・エアロスペース社によって設計および製造されました。同社はスターダストミッションのパラシュートも設計しました。^{[ 40 ]}    

構成

パラシュートは、耐久性と軽量性に優れたポリエステルとナイロンの2種類の生地で作られています。ケブラー製の三重ブライドルがパラシュートとバックシェルを接続しています。

宇宙船にパラシュートを収納できるスペースは非常に小さかったため、パラシュートは加圧梱包する必要がありました。打ち上げ前に、チームは48本のサスペンションライン、3本のブライドルライン、およびパラシュートをしっかりと折り畳みました。パラシュートは特殊な構造に収納され、パラシュートパッケージに数回重りが加えられました。パラシュートをバックシェルに入れる前に、パラシュートは熱処理されて滅菌されました。^{[ 40 ]}

接続されたシステム

パラシュートが地表から約10 km (6.2マイル)の高度で展開された後、ヒートシールドは 6 つの分離ナットと押し出しスプリングを使用して解放されました。その後、着陸機はバックシェルから分離し、着陸機の花弁の 1 つに組み込まれた遠心ブレーキシステム上の金属テープを「懸垂下降」しました。金属テープをゆっくりと降下することで、着陸機は長さ約20 m (66フィート)の編み込みザイロンで作られた別のブライドル (テザー) の端に位置付けられました。^{[ 40 ]}ザイロンは、ケブラーに似た繊維素材で、強度を高めるためにウェビングパターン (靴紐のような素材) で縫い付けられています。ザイロンのブライドルは、エアバッグ展開のためのスペース、固体ロケットモーターの排気流からの距離、および安定性の向上を提供します。ブライドルには、バックシェルから固体ロケットを発射できる電気ハーネスが組み込まれており、バックシェルの慣性計測装置（宇宙船の速度と傾きを測定する装置）からローバーのフライトコンピュータにデータを提供する。^{[ 40 ]}    

火星の大気密度は地球の1%未満であるため、パラシュートだけでは火星探査ローバーの速度を十分に減速させて安全な低速着陸を確保することができませんでした。宇宙船の降下はロケットによって補助され、宇宙船は火星表面から10～15メートル（33～49フィート）上空で完全に停止しました。^{[ 40 ]}  

レーダー高度計ユニットを使用して火星表面までの距離を測定した。レーダーのアンテナは着陸機の四面体の下隅の1つに取り付けられた。レーダー測定で着陸機が表面から正しい距離にあることが示されると、ザイロン製のブライドルが切断され、着陸機はパラシュートとバックシェルから解放されて着陸準備が整った。レーダーデータは、エアバッグの膨張とバックシェルRADロケットの発射のタイミングシーケンスも可能にした。^{[ 40 ]}

火星探査ローバーミッションで使用されたエアバッグは、1997年に火星探査機マーズ・パスファインダーで使用されたものと同じタイプです。岩場や起伏の多い地形に着陸した場合に探査機を衝撃から守り、 着陸後には高速道路並みの速度（時速約100km）で火星表面を跳ねながら走行できるほどの強度が必要でした。エアバッグは着陸の数秒前に膨らませ、安全に地上に降り立ったらすぐに収縮させる必要がありました。

エアバッグは、パスファインダーに使用されているものと同様に、ベクトラン製です。ベクトランは、ケブラーなどの他の合成素材のほぼ2倍の強度を持ち、低温環境下でも優れた性能を発揮します。100デニール（ 10mg/m）のベクトラン6層が、200デニール（20mg/m）のベクトラン製インナーブラダー1つまたは2つを保護します 。100デニール（10mg  /m）を使用すると、織り目の糸の数が増えるため、必要な外層に多くの生地を残すことができます。

各探査車は、それぞれ6つのローブを持つ4つのエアバッグを使用し、それらはすべて接続されていました。接続は、バッグシステムを柔軟に保ち、地面圧力に反応させることで、着陸時の衝撃を軽減するのに役立ったため重要でした。エアバッグは探査車に直接取り付けられていたのではなく、バッグ構造を交差するロープによって探査車に固定されていました。ロープはバッグに形状を与え、膨張を容易にしました。飛行中は、バッグは膨張に使用される3つのガス発生器とともに格納されていました。^{[ 41 ]}

宇宙船着陸機は探査車を収容する保護シェルであり、エアバッグと連携して衝撃力から探査車を保護する。

着陸機は正四面体形状で、側面が花びらのように開きます。強度と軽量性を兼ね備え、梁と板材で構成されています。梁は、アルミニウムよりも軽く、鋼鉄よりも剛性の高いグラファイト繊維を織り込んだ布地でできています。チタン製の金具が梁に接着され、ボルトで固定できるようになっています。探査車はボルトと特殊なナットで着陸機内部に固定されていましたが、着陸後に小型爆薬で固定を解除しました。

ペイロードを火星へ移動させる

探査車が着陸船から移動する段階は、ミッションの脱出フェーズと呼ばれます。探査車は、車輪がエアバッグ素材に引っかかったり、急な斜面から落下したりしないようにしなければなりません。これを助けるため、花びらに取り付けられた格納システムが、花びらが開く前にエアバッグを着陸船に向かってゆっくりと引き寄せます。花びらに取り付けられた小さな傾斜路は、花びらの間の隙間を埋めるように扇状に広がります。これらの傾斜路は、不均一な地形、岩の障害物、エアバッグ素材を覆い、探査車がより多くの方向に走行できる円形の領域を形成します。また、探査車が降りなければならない段差を低くします。これらは「コウモリの翼」という愛称で呼ばれ、ベクトラン布で作られています。

エアバッグを格納し、着陸脚を展開するのに約3時間が割り当てられていた。

各ローバーには、Sojournerと同様のロッカー ボギーサスペンション システム^{[ 43 ]}に取り付けられた 6 つのアルミニウム製ホイールがあり、荒れた地形を走行する際にホイールが地面に接地するようになっています。この設計により、ローバー本体の可動範囲が半分に縮小され、ローバーはホイールの直径 ( 250 ミリメートル (9.8インチ) ) より大きいサイズの障害物や穴 (くぼみ) を乗り越えることができます。ローバーのホイールは、移動中の衝撃を吸収する一体型の柔軟なフレクシャで設計されています。 ^{[ 44 ]}さらに、ホイールには、柔らかい砂地を登ったり岩をよじ登ったりするためのグリップを提供するクリートが付いています。 

各車輪にはそれぞれ駆動モーターがあります。前輪2つと後輪2つにはそれぞれ独立した操舵モーターがあります。これにより、車両はその場で旋回したり、1回転したり、方向転換したり、弧を描くように曲がったりすることができます。ローバーのモーターは、スイスの企業Maxon Motorによって設計されました。^{[ 45 ]}ローバーは、どの方向にも45度の傾斜に耐え、転倒しないように設計されています。ただし、ローバーは、危険回避ソフトウェアの「故障保護制限」によって、30度を超える傾斜を避けるようにプログラムされています。

各探査車は、前輪の1つをその場で回転させて地面を深く掘り進むことができる。掘削用車輪が回転している間は、探査車は静止していなければならない。探査車の最高速度は、平坦で硬い地面では 毎秒50mm（毎秒2インチ）である。平均速度は 毎秒10mmで、これは危険回避ソフトウェアによって、探査車が10秒ごとに20秒間停止し、走行してきた地形を観察・把握するためである。

完全に照らされた状態では、探査車の三重接合型太陽電池アレイ^{[ 46 ]}は、火星の1日（ sol ） あたり最大4時間、約140ワットの電力を生成します。探査車が走行するには約100ワットが必要です。その電力システムには、それぞれ7.15kg （15.8ポンド）の充電式リチウムイオン電池が2個搭載されており、特に夜間など、太陽が照っていないときにエネルギーを供給します。電池は時間の経過とともに劣化し、完全に充電できなくなります。  

90 火星のミッション終了時には、太陽電池アレイの発電能力は 50 ワット程度まで低下するだろうと考えられていた。これは、太陽電池アレイに塵が付着することと季節の変化が予想されたためである。しかし、地球時間で 3 年以上経過した後も、探査車の電力供給量は、塵の付着状況に応じて 1 日あたり 300ワット時から 900 ワット時の間で推移した。清掃イベント (風による塵の除去) は NASA の予想よりも頻繁に発生し、アレイを比較的塵のない状態に保ち、ミッションの寿命を延ばした。2007 年に火星で発生した大規模な砂嵐の間、両探査車はミッション中最低レベルの電力を経験し、オポチュニティは128 ワット時まで低下した。2008 年 11 月、スピリットはグセフ クレーター付近の砂嵐により 89 ワット時の発電量を記録し、この低エネルギー記録を更新した。^{[ 47 ]}

ローバーは、放射線耐性のある20 MHz RAD6000 CPU上でVxWorks組み込みオペレーティングシステムを実行し、エラー検出および訂正機能を備えた128 MBのDRAMと3 MBのEEPROMを搭載しています。^{[ 48 ]}各ローバーには256 MBのフラッシュメモリも搭載されています。さまざまなミッションフェーズで生存するために、ローバーの重要な機器は-40 °Cから+40 °C（-40 °Fから104 °F）の温度範囲内に維持する必要があります。夜間、ローバーは8つの放射性同位体ヒーターユニット（RHU）によって加熱されます。RHUはそれぞれ放射性同位体の崩壊から1 Wの熱エネルギーを継続的に生成し、必要に応じてのみ動作する電気ヒーターも備えています。断熱材には、スパッタリングされた金膜とシリカエアロゲルの層が使用されています。^{[ 49 ]}    

ローバーには、地球との通信用のXバンド低利得アンテナとXバンド高利得アンテナ、および中継通信用の超高周波モノポールアンテナが搭載されています。低利得アンテナは無指向性で、地球上のディープスペースネットワークアンテナに低レートでデータを送信します。高利得アンテナは指向性があり、方向を変えることができ、地球に高速でデータを送信できます。ローバーはUHFモノポールとCE505無線機を使用して、火星を周回する宇宙船、マーズオデッセイ、および（故障する前は）マーズグローバルサーベイヤー（すでに7.6テラビットを超えるデータが、マーズリレーアンテナとマーズオービターカメラの12MBのメモリバッファを使用して転送されました）と通信します。^{[ 50 ]} MROが火星周回軌道に入ってからは、着陸機もこれを中継資産として使用しています。着陸機のデータのほとんどは、オデッセイとMROを介して地球に中継されます。周回機は、探査車と周回機間の距離がはるかに短いため、深宇宙ネットワークよりもはるかに高いデータレートで探査車の信号を受信できます。そして、周回機は大型で高出力のアンテナを使用して、探査車のデータを地球に迅速に中継します。

各探査車には 9 台のカメラが搭載されており^{[ 51 ]} 、 1 台あたり 12 ビットで 1024 ピクセル x 1024 ピクセルの画像を生成します^{[ 52 ]}。ただし、ほとんどのナビゲーション カメラ画像と画像サムネイルは、メモリと伝送時間を節約するために 8 ビット/ピクセルに切り詰められます。すべての画像は、保存され地球に送信される前にICERを使用して圧縮されます。ナビゲーション、サムネイル、およびその他の多くの画像タイプは、約 0.8 ～ 1.1 ビット/ピクセルに圧縮されます。マルチカラーパノラマ画像の特定の波長では、より低いビットレート (0.5 ビット/ピクセル未満) が使用されます。ICER はウェーブレットに基づいており、深宇宙アプリケーション向けに特別に設計されています。これは、可逆圧縮と非可逆圧縮の両方のプログレッシブ圧縮を生成し、深宇宙チャネルでのデータ損失の影響を制限するエラー封じ込めスキームを組み込んでいます。これは、火星パスファインダーミッションで使用されている非可逆 JPEG 画像圧縮器と可逆 Rice 圧縮器よりも優れています。

パンカムマストアセンブリ（PMA）には、複数のカメラと計測機器が搭載されていた。

• パノラマカメラ（Pancam）は、局所的な地形の質感、色、鉱物組成、構造を決定するためのカラーフィルターホイールを備えた2台のカメラです。2台のカメラが連携して、探査車、空、太陽を取り巻く火星の景観の詳細な多波長3Dパノラマ画像を撮影します 。2台のカメラの間隔は30cmです。各カメラには400～1100nm  （近紫外線から近赤外線）のフィルターがあり、最大画像解像度は1024×1024ピクセルです。^{[ 53 ] [ 51 ]}
• ナビゲーションカメラ（Navcam）は、視野は広いが解像度が低くモノクロの2つのカメラで、ナビゲーションと運転に使用されます。^{[ 51 ]}
• 小型熱放射分光計（ Mini-TES）のペリスコープアセンブリ。Mini -TESは、熱放射のパターンを検出することで、岩石や土壌の鉱物組成を遠距離から決定するために使用される赤外線分光計です。炭酸塩や粘土など、水中で形成される鉱物を探すために特別に調整されています。 ^{[ 54 ]}ペリスコープアセンブリには、2つのベリリウム折り返しミラー、アセンブリ内の塵の汚染を最小限に抑えるために閉じるシュラウド、グラファイトエポキシチューブ内に戦略的に配置された迷光除去バッフルが備わっています。Mini-TESはアリゾナ州立大学によって製造されました。

カメラは、360度回転可能な Pancam マスト アセンブリに 1.5 メートルの高さに取り付けられました。^{[ 53 ]} PMA は、マスト展開ドライブ (MDD) を介して展開されます。MDD の真上に取り付けられた方位ドライブは、ローリング テープ構成を介して送信される信号によってアセンブリを水平方向に 1 回転させます。カメラ ドライブは、カメラをほぼ真上または真下に仰角で向けます。3 番目のモーターは、Mini-TES 折りたたみミラーと保護シュラウドを、水平線から最大 30° 上、および 50° 下まで向けます。

探査車の車体には、モノクロの危険回避カメラ（Hazcam）が4台搭載されており、前方に2台、後方に2台配置されている。探査車はHazcamの画像ペアを使用して、前方3メートル（10フィート）までの地形の形状を、最も遠い距離で幅4メートルを超える「くさび形」にマッピングした。^{[ 51 ]}

探査車の腕に取り付けられた計器類

岩石研磨工具（RAT）

アルファ粒子X線分光計（APXS）

MER処理前後の写真

探査機アームとも呼ばれる機器展開装置（IDD）。アームには十字型の砲塔があり、そこに複数の機器が搭載されている。アームは350度の回転範囲と340度の垂直回転範囲で回転できる。アームには3つの関節があり、最大到達距離は90センチメートルである。^{[ 55 ]}

• ドイツのマインツにあるヨハネス・グーテンベルク大学のゴスター・クリンゲルヘーファーによって開発されたメスバウアー分光計（MB）MIMOS IIは、鉄を含む岩石や土壌の鉱物学の詳細な調査に使用されました。^{[ 56 ] [ 57 ]} 1回のメスバウアー測定には約12時間かかりました。^{[ 58 ]}
• ドイツのマインツにあるマックス・プランク化学研究所が開発したアルファ粒子X線分光計（APXS）は、アルファ粒子とX線を用いて岩石や土壌の元素化学を決定するために使用された。^{[ 59 ] [ 60 ]} APXS測定のほとんどは夜間に行われ、少なくとも10時間の積算時間が必要であった。^{[ 59 ]}
• 磁性ダスト粒子を収集するために磁石アレイが使用されました。^{[ 61 ]} 各ローバーには7つの磁石がありました。4つの磁石は岩石摩耗ツール（RAT）に搭載され、2つの磁石（1つの捕獲磁石と1つのフィルター磁石）はローバーの前面に取り付けられ、もう1つの磁石（掃引磁石）はローバーデッキの上部にPancamの視界に入るように取り付けられました。^{[ 62 ]}粒子はメスバウアー分光計とX線分光計で分析され、岩石摩耗ツールによって粉砕された空気中のダストと岩石中の磁性粒子と非磁性粒子の比率と磁性鉱物の組成を決定するのに役立てられました。
• 顕微鏡イメージャー（MI）は、岩石や土壌の高解像度白黒画像を接写するための装置で、最大解像度は1024 x 1024ピクセルです。開発は、米国地質調査所宇宙地質学研究プログラムのケン・ハーケンホフのチームが主導しました。顕微鏡イメージャーは、顕微鏡とCCDカメラを組み合わせたものです。^{[ 63 ]}
• ハニービー・ロボティクス社が開発した岩石研磨ツール（RAT）は、埃っぽく風化した岩石表面を除去し、搭載機器による検査のために新鮮な岩石を露出させるものです。直径約2インチ（45ミリメートル）、深さ0.2インチ（5ミリメートル）の穴を岩石に開けることができ、硬い火山岩を約2時間で研磨することができます。RATは3つの電気モーターを使用して、回転する研磨歯を岩石の表面に押し込みます。2つの研磨ホイールは高速で回転します。これらのホイールは互いに非常に低速で回転し、2つの研磨ホイールが切削領域全体を掃くようになっています。^{[ 64 ]}

ロボットアームは、対象となる岩や土壌に直接計測機器を設置することができた。

オポチュニティ探査車は、メリディアニの平原にある「イーグル」と名付けられた小さなクレーターに着陸した。着陸地点の平原は、多数の小さな球状粒子、つまり科学チームによって「ブルーベリー」と名付けられた球状の凝結物が存在することが特徴で、これらは地表にばらばらに存在しているものと岩の中に埋め込まれているものの両方で発見された。これらは高濃度のヘマタイト鉱物を含んでいることが判明し、水環境で形成された痕跡を示した。クレーターの壁に露出した層状の岩盤は堆積岩の性質を示しており、組成分析と顕微鏡画像分析により、これは主にジャロサイト（硫酸第一鉄鉱物）で構成されていることが示された。ジャロサイトは、塩水池や海の蒸発によって生じた残留物である蒸発岩として特徴的である。 ^{[ 88 ] [ 89 ]}

このミッションは、火星における過去の水活動の確かな証拠を提供した。オポチュニティは「水仮説」の調査に加え、天体観測や大気データも取得した。延長されたミッションでは、探査車は平原を横断して南部のいくつかの大きなクレーターへと向かい、着陸から8年後に直径25kmのエンデバー・クレーターの縁に到着した。このクレーターの縁の軌道分光観測では、より古い堆積物を示すフィロケイ酸塩岩の痕跡が見られた。