Mars Exploration Rover: diferència entre les revisions

	En altres projectes de Wikimedia:
Commons	Commons (Galeria)
Commons	Commons (Categoria)

Edició següent →

Contingut suprimit Contingut afegit

VisualWikitext

En línia

Revisió del 23:28, 5 abr 2021

La Mars Exploration Rover (MER), en català rover explorador de Mart, és una missió enviada per explorar Mart. La missió va incloure l'enviament de dos Rovers (robots), Spirit i Opportunity per explorar la superfície i la geologia de Mart. Va ser dirigida per Peter Theisinger del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA i l'investigador Steven Squyres, professor d'Astronomia de la Universitat de Cornell.

La seva principal meta científica, és la recerca i anàlisi de roques i sòls que puguin contenir proves de la presència d'aigua en qualsevol estat en la superfície Marciana. El Mars Exploration Rover és part del programa de la NASA per a l'exploració de Mart, que ha aconseguit tres aterratges reeixits: les dues sondes Viking el 1976 i la sonda Pathfinder el 1997.

El cost total de la construcció, llançament, aterratge i operació dels rovers a la superfície marciana durant els primers noranta dies, que era el temps previst de durada de la missió (entre gener i abril de 2004), va comptar amb un pressupost de 820 milions de dòlars (aprox. 680 milions d'euros). Atès que els rovers van seguir en funcionament després de més de tres anys des de l'aterratge, el finançament es va ampliar fins a almenys el setembre de 2007.

Spirit va ser donat per mort el 25 de maig de 2011, a causa de la falta de comunicació amb el robot des del 22 de març de 2010, després de 2.270 dies de treball, 2.180 més de l'esperat, coincidint amb l'hivern en Mart. Se sospita que el robot no va poder completar la seva recarrega dels panells solars.^[1]^[2]

Opportunity va complir els 3.000 sols marcians de servei sobre la superfície de Mart el 2 de juliol de 2012. Oficials de la NASA van declarar que la missió Opportunity es va completar el 13 de febrer de 2019 després de no respondre als múltiples senyals enviats des d'agost de 2018.

En reconeixement a l'enorme quantitat de valuosa informació científica obtinguda per tots dos rovers, s'han nomenat dos asteroides en el seu honor: 37452 Spirit i 39382 Opportunity.

Objectius

L'objectiu científic de la missió era cercar i caracteritzar una àmplia gamma de roques i sòls que contenen pistes sobre l'activitat hídrica passada a Mart. La missió forma part del Mars Exploration Program de la NASA, que inclou tres mòduls de descens anteriors amb èxit: els dos mòduls de descens del programa Viking el 1976 i la sonda Mars Pathfinder el 1997.^[3]

El cost total del muntatge, llançament, aterratge i operació dels rovers a la superfície durant la missió inicial primària de 90-sols va ser de US$820 milions.^[4] Cada rover va rebre cinc extensions de missió, ja que continuaven funcionant més enllà de la durada prevista inicialment. La cinquena extensió de la missió es va concedir l'octubre del 2007 i es va estendre fins a finals del 2009.^[4]^[5] El cost total de les quatre primeres extensions de missió va ser de $104 milions, i la cinquena extensió de la missió va ser d'almenys $20 milions.^[4]

El juliol de 2007, durant la quarta extensió de la missió, les tempestes de pols marciana van bloquejar la llum solar als rovers i van amenaçar la capacitat dels rovers per recollir energia a través dels seus panells solars, fent que els enginyers tinguessin por que un o tots dos es puguin inhabilitar permanentment. No obstant això, les tempestes de pols van acabar, cosa que els va permetre reprendre les operacions.^[6]

L'1 de maig de 2009, durant la seva cinquena extensió de missió, Spirit es va quedar atrapat en un sòl tou.^[7] Després de gairebé nou mesos d'intents per recuperar el rover, inclòs l'ús de rovers de prova a la Terra, la NASA va anunciar el 26 de gener de 2010 que Spirit va ser encarregat com a plataforma científica estacionària. Aquest mode habilitaria el Spirit per ajudar els científics de maneres que una plataforma mòbil no podria, com ara detectar "wobbles" en la rotació del planeta que indicaria un nucli líquid.^[8] El Jet Propulsion Laboratory (JPL) va perdre el contacte amb Spirit després de l'última escolta del rover el 22 de març de 2010 i els intents continus de recuperar les comunicacions van durar fins al 25 de maig de 2011, portant el temps transcorregut de la missió a 6 anys 2 mesos 19 dies, o més de 25 vegades la missió original prevista de durada.^[9]

En reconeixement a la gran quantitat d'informació científica amassed pels dos rovers, dos asteroides han estat nomenats en honor seu: 37452 Spirit i 39382 Opportunity. La missió va ser gestionada per la NASA a través de la Jet Propulsion Laboratory, que va dissenyar, muntar i fer funcionar els rovers.

El 24 de gener de 2014, la NASA va informar que llavors els estudis actuals del rover que quedava, l'Opportunity així com pel més nou rover Mars Science Laboratory, el Curiosity, cercaria proves de la vida antiga, inclosa una biosfera basada en microorganismes autòtrofs, quimiotròfs i/o quimiolitòtrofs, així com aigua antiga, inclosos entorns fluviolacustres (planes relacionades amb rius o llacs antics) que podrien haver estat habitables.^[10]^[11]^[12]^[13] La cerca de proves d'habitabilitat, tafonomia (relacionada a fòssils), i carboni orgànic al planeta Mart es va canviar a un element primari d'objectiu de la NASA.^[10]

Els objectius científics de la missió Mars Exploration Rover eren:^[14]

Cerca i caracterització d'una varietat de roques i sòls que contenen pistes de la passada activitat d'aigua. En particular, les mostres buscades inclouen aquelles que contenen minerals dipositats per processos relacionats amb l'aigua, com ara precipitació, evaporació, cimentació sedimentària, o activitat hidrotermal.
Determinar la distribució i la composició de minerals, roques i sòls que envolten els llocs d’aterratge.
Determinar quins processos geològics han configurat el terreny local i han influït en la química. Aquests processos podrien incloure l’erosió de l’aigua o del vent, la sedimentació, els mecanismes hidrotermals, el vulcanisme i la craterització.
Realitzar el calibratge i la validació d'observacions superficials realitzades pels instruments del Mars Reconnaissance Orbiter. Això ajuda a determinar la precisió i l'eficàcia de diversos instruments que inspeccionen la geologia marciana des de l'òrbita.
Cercar minerals que contenen ferro i identificar i quantificar quantitats relatives de tipus de minerals específics que contenen aigua o que es van formar a l’aigua, com ara carbonats que contenen ferro.
Caracteritzar el mineralogia i textures de roques i sòls per determinar els processos que les van crear.
Cercar pistes geològiques sobre les condicions ambientals que hi havia quan hi havia aigua líquida.
Avaluar si aquells entorns eren propicis per a la vida.

Història

El MER-A rover, Spirit, va ser llançat el 10 de juny de 2003 a les 17:59 UTC. Posteriorment el MER-B, Opportunity, va ser llançat el 7 de juliol de 2003 a les 15:18 UTC. Spirit amartizó al cràter Gusev de Mart el 4 de gener de 2004 a les 04:35 UTC, mentre Opportunity feia el propi en la Meridiani Planum marciana el 25 de gener de 2004, justament al costat oposat de Mart que el seu company Spirit. En la setmana que va seguir al amartizaje del Spirit, la pàgina web de la NASA va registrar 1.7 bilions de visites i una transferència de dades de 34.6 terabytes, eclipsant els records aconseguits per anteriors missions.^{[cal citació]}

El 21 de gener, la Xarxa d'Espai Profund de la NASA perd el contacte amb el rover Spirit, per raons que al principi es van creure relacionades amb una tempesta sobre Austràlia. El rover va transmetre un missatge sense dades el dimecres 21, i Spirit va perdre posteriorment una sessió de comunicació amb la sonda Mars Global Surveyor, en òrbita marciana, aquell mateix dia. El dijous 22, es va rebre al Jet Propulsion Laboratory (JPL) una breu resposta des del rover que indicava que aquest es trobava en problemes. El dia 23 l'equip de la missió va aconseguir que el rover enviés més dades. Com a conseqüència de la decisió, que es creia que havia estat provocat per un error en el subsistema de memòria flash, el rover no va ser capaç de dur a terme cap investigació durant deu dies, mentre els enginyers actualitzaven la seva programari i feien comprovacions. El problema es va resoldre reformateando la memòria flash del Spirit i actualitzant el seu programari amb un pegat que impedís la sobrecàrrega de la memòria. Opportunity era també actualitzat amb el mateix pegat com a mesura de precaució. Spirit va aconseguir reprendre totalment les seves investigacions científiques el 5 de Febrer. Fins ara, aquesta ha estat l'anomalia més greu de la missió.

El 23 de març es va dur a terme una conferència de premsa revelant el que va ser anunciat com grans descobriments en la recerca de pistes d'un passat amb aigua líquida a la superfície marciana. Una representació de l'equip científic va mostrar imatges i dades que mostraven una superfície de estratificació i sediments variats dins de les roques de la superfície de l'interior d'un cràter a Meridiani Planum, lloc de amartizaje del MER-B rover Opportunity, la qual cosa suggeria una història de cursos d'aigua a la regió. La distribució irregular de clor i brom a la zona suggeria que el rover s'assentava en un lloc que hauria estat en un temps anterior la línia de costa d'un Mar salat, ara evaporat.

El 8 d'abril la NASA va anunciar que estenia el període de vida operativa dels rovers de tres a vuit mesos. Això proporcionava un pressupost addicional de 15 milions de dòlars nord-americans a la missió fins a Setembre, així com 2.8 milions de dòlars al mes per continuar amb les operacions.

El 30 d'abril, Opportunity va arribar al cràter Endurance, emprant al voltant de cinc dies a recórrer 200 m.

El 22 de setembre la NASA va tornar a anunciar que perllongava la vida útil dels rovers altres sis mesos més. Opportunity deixava enrere el cràter Endurance, visitava el seu escut tèrmic abandonat i es dirigia al cràter Victòria. Spirit, per la seva banda, intentava pujar a les Columbia Hills.

El 6 d'abril, amb els rovers encara perfectament operatius, la NASA va fer l'anunci d'una nova pròrroga de la missió fins setembre de 2006. Opportunity es dirigia ara cap Etched Terrain mentre Spirit es disposava a pujar per un pendent rocós cap a l'alt de la Husband Hill.

El 21 d'agost de 2005, Spirit coronava la Husband Hill, després de 581 'sols'. I haver recorregut 4,81 km.

Spirit celebrava el seu primer any a la superfície de Mart (669 'sols' o 687 dies terrestres) el 20 de novembre de 2005. Opportunity ho feia el 12 de desembre. Tots dos rovers havien superat set vegades les seves expectatives de vida. A l'inici de la missió no es comptava que els rovers sobrevisquessin més enllà de noranta dies. Per Chris Leger, conductor de les sondes, les Columbia Hills llavors, "eren només un somni".

El 7 de febrer de 2006 Spirit aconseguia la formació semicircular de roques coneguda com a Home Plate. És una interessant superfície de roca en capes que excita als científics. Es pensa que les roques de Home Plate són dipòsits volcànics d'origen explosiu, encara que existeixen altres possibilitats, inclosos dipòsits d'impacte o sediments creats per l'aire o l'aigua.

El 13 de març de 2006, la roda davantera dreta del Spirit va deixar de funcionar en moure cap a un pendent per tractar de maximitzar l'exposició al sol durant el proper hivern marcià. Continua fent l'intent, movent-se cap enrere i arrossegant la llanda descomposta.^[15]

Disseny de la nau espacial

Mars Exploration Rover (MER) està dissenyat per poder ser albergat a l'interior del morro d'un coet Delta II. El conjunt de la astronau està format per diversos mòduls:

Rover - 185 kg (408 lb.)
Sonda de amartizaje - 348 kg (767 lb.)
Escut posterior/Paracaigudes - 209 kg (742 lb.)
Escut tèrmic - 78 kg (172 lb.)
Sonda de navegació - 193 kg (425 lb.)
Combustible - 50 kg (110 lb.)

Tot això completa una massa total de 1.063 kg (2343 lb.).

Sonda de navegació

Fitxer:MER cruise estada diagram.jpg

Diagrama de la sonda de navegació del MER (Cortesia NASA/JPL-Caltech).

La sonda de navegació és el component de la nau utilitzat per realitzar el viatge des de la Terra a Mart. Aquesta peça té un disseny molt similar a la utilitzada en la missió Mars Pathfinder i mesura aproximadament 2,65 m. de diàmetre per 1,6 m. d'altura, incloent la sonda d'amartizaje.

L'estructura principal és d'alumini, amb un anell exterior cobert pels panells solars d'uns 2,65 m de diàmetre.

Aquests panells solars estan dividits en cinc seccions i poden proporcionar més de 600 Ws d'energia en les proximitats de la Terra i 300 W en Mart.

Un sistema de calefacció i diverses capes de Aïllant tèrmic mantenen els equips electrònics a una temperatura constant. Existeix també un sistema de refrigeració per gas freó usat per eliminar l'excessiva calor de l'ordinador principal i els sistemes de telecomunicacions a bord i evitar el rescalfament. Els sistemes de navegació permeten a l'ordinador de vol interaccionar amb altres components de la nau, com el sensor de llum solar, el navegador estel·lar i els equips de calefacció.

Components de la sonda de navegació

Navegador estel·lar i sensor solar: el navegador estel·lar (amb un sistema de còpia de seguretat incorporat) i el sensor solar, permeten a la nau determinar la seva posició en l'espai mitjançant l'anàlisi de la seva posició respecte al Sol i altres estrelles fixes. A vegades la nau pot desviar lleugerament del seu rumb, una situació que està prevista donada l'enorme distància (515 milions de quilòmetres) que la nau ha de recórrer. Així, els sistemes de navegació calculen més de sis maniobres de correcció de trajectòria, a més de diversos tests per comprovar la integritat dels sistemes.

Tancs de combustible: per assegurar que la nau arriba a Mart en el lloc previst per a la seva amartizaje existeixen dos tancs paral·lels d'alumini amb una capacitat màxima d'uns 31 kg. plens del propelente hidrazina. Aquests tancs de propelente permeten, juntament amb els sistemes de navegació i control, mantenir a la nau en el rumb correcte durant el viatge. Mitjançant petits i breus dolls el propelente permet tres tipus diferents de maniobres de correcció de la trajectòria:

Dolls en el sentit de l'eix principal de la nau usant parells de propulsors per modificar la velocitat.

Dos propulsors en raïm (quatre propulsors en cada racimo) que mouen la nau en sentit lateral mitjançant dolls de curta durada.

Parells de propulsors simultanis per a maniobres de precisió (girs)

Sistemes de comunicacions de la sonda de navegació

La sonda de navegació empra per a les comunicacions ones de ràdio de Banda X d'alta freqüència que aconsegueixen el mateix rendiment amb una menor despesa d'energia i antenes més petites que altres astronaus anteriors que empraven la Banda S. Els sistemes de navegació envien aquestes comunicacions mitjançant dues antenes de Banda X muntades a la sonda de navegació.

Antena de baixa guany

L'antena de baix guany està muntada dins de l'anell interior de la sonda de navegació. Durant el viatge la sonda és estabilitzada imprimint-li una lleugera rotació sobre si mateixa de 2 rpm. Malgrat aquesta rotació els sistemes s'asseguren que les antenes romanen apuntant cap a la Terra i que els panells solars s'orienten cap al Sol La nau utilitza l'antena de baix guany en les proximitats de la Terra. Aquesta antena és omnidireccional, el que implica que l'energia de les transmissions que aconsegueix la Terra disminueix ràpidament amb la distància.

Antena de mitjana guany

L'antena de mitja guany està muntada a l'exterior de l'anell de la sonda de navegació. A mesura que la nau es mou cada vegada més lluny de la Terra i més prop de Mart, el Sol passa a la mateixa àrea del cel que la Terra i l'energia rebuda de les comunicacions de la nau cada vegada és menor. Llavors la nau passa a utilitzar l'antena de mitjana guany, més direccional, per poder dirigir la mateixa quantitat d'energia en un raig més estret que pugui arribar a la Terra.

Aerocubierta

La aerocubierta forma una coberta protectora per a la sonda d'aterratge durant el viatge de set mesos a Mart. La aerocubierta, juntament amb la sonda i el rover, constitueixen el que els enginyers anomenen "el vehicle d'ingrés. " El principal objectiu de la aerocubierta és protegir la sonda juntament amb el rover guardat fora de perill, de la intensa calor produït per l'ingrés a l'atmosfera marciana el dia del amartizaje.

La aerocubierta pels Rover d'exploració de Mart té com a base els dissenys del Mars Pathfinder i Mars Viking.

Parts de la aerocubierta

La aerocubierta està constituïda per dues parts principals:

L'escut tèrmic (meitat pla, parduzco)
La coberta superior (meitat gran, pintada de blanc, forma cònica)

L'escut tèrmic protegeix a la sonda i al rover de la intensa calor produïda en ingressar a l'atmosfera marciana i actua com el primer aerofreno per a la nau.

La coberta superior porta amb si un paracaigudes i diversos components utilitzats durant les següents etapes d'ingrés, descens i amartizaje, incloent:

Un paracaigudes (guardat en la part superior de la coberta superior)
L'electrònica i bateries de la coberta superior que disparen els dispositius pirotècnics com ara femelles de separació, coets i el morter del paracaigudes.
La Unitat de Mesura Inercial Litton LN-200, la qual supervisa i informa l'orientació de la coberta superior mentre es gronxa sota el paracaigudes
Tres coets sòlids grans anomenats coets RAD-Rocket Assisted Descent (Descens Ajudat per Coet), proporcionant cadascun una tona de força (10 kNewtons) per més de 2 s
Tres coets sòlids petits anomenats coets TIRS (muntats de tal manera que la apuntin horitzontalment cap a fora de la coberta superior) que proporcionen un lleu empenta horitzontal a la coberta superior per ajudar a orientar més verticalment durant l'encesa del coet RAD principal

Composició

Construïda per la Lockheed Martin Astronautics Co, a Denver, Colorado, la aerocubierta està fabricada d'una estructura tipus bresca d'alumini col·locat entre capes de fulles de grafit-epoxy. La part externa de l'aerocubierta està proveïda d'una capa tipus bresca amb resina fenòlica. Aquest bresca amb resina fenòlica està farcit amb un material ablatiu (també anomenat "ablador"), que dissipa la calor generada per la fricció amb l'atmosfera.

El ablador és una barreja única de suro, fusta, aglutinant i un sens fi de diminutes esferes de cristall de silici. Va ser inventat per als escuts tèrmics instal·lats en les missions dels vehicles d'aterratge Viking fa 25 anys. Es va utilitzar una tecnologia similar a la primera missió espacial tripulada dels EUA, Gemini i Apollo. Està formulat especialment per reaccionar químicament amb l'atmosfera marciana durant l'ingrés i dissipar la calor, deixant un deixant de gas calent darrere del vehicle. Aquest vehicle desaccelerarà de 19.000 km/ha 1.600 km/h en prop d'un minut, produint aproximadament 60 m/s ² (6 g ) d'acceleració en el vehicle d'aterratge i rover.

Tant la coberta superior com l'escut tèrmic estan fabricats dels mateixos materials, però l'escut tèrmic té una capa de ablador amb un gruix de 12,7 mm. De la mateixa manera, en comptes d'estar pintat, la coberta superior està proveïda d'una capa de pel·lícula PET d'alumini molt prim per protegir-la del fred de l'espai profund. Aquesta capa s'evaporarà durant l'ingrés a l'atmosfera marciana.

Paracaigudes

El paracaigudes ajudarà a desaccelerar el vehicle d'aterratge durant l'ingrés, descens i amartizaje. Està localitzat en la coberta superior.

Disseny del paracaigudes

El disseny del paracaigudes 2003 és part de l'esforç a llarg termini per al desenvolupament de tecnologia de paracaigudes per Mart i té com a base els dissenys i experiència de les missions Viking i Pathfinder. El paracaigudes per a aquesta missió és 40% més gran que el del Pathfinder a causa que la càrrega més pesada per al Mars Exploration Rover és 80-85 kilonewtons (kN) quan el paracaigudes està totalment inflat. En comparació, les càrregues d'inflat del Pathfinder van ser d'aproximadament 35 kN. El paracaigudes va ser dissenyat i construït a South Windsor, Connecticut per l'empresa Pioneer Aerospace (website), la companyia que també va dissenyar el paracaigudes de la missió Stardust.

Composició del paracaigudes

El paracaigudes està fet de dues teles duradores i lleugeres: polièster i niló. El paracaigudes té una brida triple (les cordes que connecten el paracaigudes amb la coberta superior) feta de Kevlar.

La quantitat d'espai disponible a la nau per al paracaigudes és tan petita que aquest ha de ser embalatge a pressió. Abans del llançament, una quadrilla de doblar atapeïdament les 48 cordes de suspensió, tres brides i el paracaigudes. La quadrilla del paracaigudes ho carrega en una estructura especial en la qual després s'aplica un gran pes al paquet del paracaigudes diverses vegades. Abans de col·locar el paracaigudes en la coberta superior, aquest és escalfat per esterilitzar.

Parts que treballen en conjunt amb el paracaigudes

Brides de Zylon: després que el paracaigudes és desplegat a una altitud d'aproximadament 10 km sobre la superfície, se separa l'escut tèrmic utilitzant 6 rosques de separació i ressorts d'empenta. El vehicle d'aterratge se separa de la coberta superior i descendeix per una corda metàl·lica a un sistema de frenat centrífug construït en un dels pètals del vehicle d'aterratge. El lent descens per la corda metàl·lica col·loca el vehicle d'aterratge en posició al final d'una altra brida (Tether), la qual està composta de prop de 20 m de Zylon trenat.

El Zylon és una fibra avançada semblant al Kevlar que és cosit en un patró de teranyina (com el material dels cordons de les sabates) per fer-lo més resistent. Les brides de Zylon proporcionen espai per al desplegament de les borses d'aire, distància des de les toveres dels motors dels coets sòlids i major estabilitat. Les brides incorporen un arnès elèctric que permet l'arrencada dels coets sòlids des de la coberta superior així com proporcionar dades des de la unitat de mesura inercial situat en la coberta superior (la qual mesura velocitat i inclinació de la nau) a l'ordinador de vol en el rover.

Descens ajudat per coets (Rocket assisted descent) (RAD): pel fet que la densitat atmosfèrica de Mart és menor a 1% de la de la Terra, el paracaigudes per si sol no pot desaccelerar el vehicle d'aterratge prou per garantir una velocitat de amartizaje segura. El descens de la nau és ajudat per coets que porten a la nau a un alt total a una altura de 10-15 m sobre la superfície marciana.

Unitat de radar altimètric: s'utilitza una unitat de radar altimètric per a determinar la distància a la superfície marciana. L'antena del radar està situada en una de les cantonades inferiors del tetraedre del vehicle d'aterratge. Quan els mesuraments del radar indiquen que el vehicle d'aterratge està a la distància correcta sobre la superfície, les brides de Zylon són tallades, deixant anar el vehicle d'aterratge del paracaigudes i la coberta superior de manera que quedi lliure i clar per al amartizaje. Les dades provinents del radar també habiliten la seqüència per l'inflat de les borses d'aire i el tret dels coets de la coberta superior (RAD).

Bosses d'aire

Dibuix conceptual de les borses d'aire inflades.

Les borses d'aire utilitzades en la missió Mars Exploration Rover són del mateix tipus utilitzat pel Mars Pathfinder el 1997. Les borses d'aire han de ser prou forts per esmorteir la nau si amartiza sobre pedres o terreny escabrós i permetre-li que rebot en la superfície de Mart a velocitats moderades després de amartizar. Per fer les coses més complexes, les bosses d'aire han de ser inflades segons abans de fer contacte i desinflades una vegada que la nau es trobi fora de perill a terra.

La tela utilitzada per a les borses d'aire noves utilitzades en Mart és d'un material sintètic anomenat Vectran que també va ser utilitzat en el Mars Pathfinder. El Vectran és dues vegades més resistent que altres materials sintètics com ara el Kevlar i es comporta millor a baixes temperatures.

Hi ha sis capes de 100 denier (10 mg/m) del resistent però lleuger Vectran protegint una o dues bufetes internes del mateix material de 200 denier (20 mg/m). Utilitzant 100 denier (10 mg/m) significa que en realitat hi ha més tela en les capes externes on es necessita, pel fet que hi ha més fils en el teixit.

Cada rover utilitza quatre borses d'aire amb sis lòbuls cadascuna, les quals estan totes connectades. La connexió és important, ja que ajuda a disminuir algunes de les forces de amartizaje conservant el sistema de borses flexible i sensible a la pressió del terreny. La tela de les borses d'aire no està unida directament al rover, unes cordes que entrecreuen les borses mantenen unida la tela al rover. Les cordes donen a les borses la seva forma, la qual cosa permet que l'inflat sigui més fàcil. Durant el vol, les borses es troben guardades juntament amb tres generadors de gas que s'utilitzen per inflar les borses.

Vehicle d'aterratge

El vehicle d'aterratge és una "petxina" protectora que alberga el rover i ho protegeix, juntament amb les bosses d'aire, de les forces d'impacte. El vehicle d'aterratge és una estructura lleugera i resistent, que consisteix d'una base i tres costats "pètals" amb la forma d'un tetraedre. La seva estructura consisteix de barres i làmines que estan fetes de materials compostos. Les barres estan fetes de capes de fibra de grafit teixida en una tela, creant un material que és més lleuger que l'alumini i més rígid que l'acer. S'enganxen (amb cola) acobladors de titani a les barres del vehicle d'aterratge per permetre que es caragolen junts. El rover és mantingut dins del vehicle d'aterratge amb cargols i femelles especials que es deixen anar després del amartizaje amb petits explosius.

Redreçament del Rover

Els tres pètals estan connectats a la base del tetraedre mitjançant de frontisses. Cada frontissa té un potent motor que és capaç d'aixecar tot el vehicle d'aterratge. La massa del rover més el vehicle d'aterratge és d'uns 533 kg Únicament el rover pesa aproximadament 185 kg. La gravetat de Mart és d'un 38% de la de la terra, de manera que el motor no necessita ser tan potent com ho seria a la Terra. En tenir un motor en cada pètal garanteix que el vehicle d'aterratge pot col·locar el rover en una posició vertical no important que costat arribi a descansar el vehicle d'aterratge després de rebotar i rodar en la superfície de Mart.

El rover té acceleròmetres que poden detectar la direcció de la gravetat (cap a la superfície de Mart). La computadora del rover, en saber quina és la direcció cap avall, ordena al pètal correcte que s'obri per col·locar el rover verticalment. Una vegada que el pètal base s'ha obert i el rover està en posició vertical, els altres dos pètals s'obren.

Els pètals inicialment s'obren a una posició plana uniforme, de manera que tots els costats del vehicle d'aterratge es trobin rectes i anivellats. Els motors dels pètals són suficientment forts perquè si dos dels pètals arriben a descansar sobre roques, la base juntament amb el rover seran conservats en el seu lloc com un pont sobre la superfície de Mart. La base es mantindrà anivellada encara que els pètals descansin en roques, creant una superfície plana i recta a tot el llarg dels pètals oberts. El personal de vol a la Terra pot llavors enviar ordres al rover per ajustar els pètals creant un millor camí de sortida per al rover del vehicle d'aterratge i moure amb seguretat cap a la superfície de Mart sense caure des d'una roca costeruda.

Sortida del rover cap a la superfície marciana

El procés de sortida del rover del vehicle d'aterratge es diu la fase d'egreso. El rover ha de ser capaç de sortir del vehicle d'aterratge sense que les seves llandes s'embussin en el material de les bosses d'aire o caure des d'una inclinació pronunciada.

Per ajudar en el procés de sortida, els pètals del vehicle d'aterratge estan proveïts d'un sistema de retracció que arrossega lentament les borses d'aire cap al vehicle d'aterratge per allunyar de la trajectòria del rover (aquest pas es realitza abans de l'obertura dels pètals del vehicle d'aterratge.) Una petites rampes estan connectades als pètals, els quals es despleguen i creen superfícies "per transitar" i abasten espais grans entre els pètals del vehicle d'aterratge. Aquestes rampes petites sobrenomenades "Ales de Ratapinyada" estan fetes de tela Vectran. Aquestes ales ajuden a cobrir terreny desigual i perillós, obstacles de roca, i material de les borses d'aire que hagi quedat i que pugui embullar-se en les llandes del rover. Aquestes superfícies de Vectran formen una àrea circular des de la qual el rover pot sortir cap a la superfície, proporcionant trajectòries addicionals per les quals el rover pot sortir. Aquestes rampes també disminueixen l'altura que ha de salvar el rover en sortir, prevenint una possible mort pel rover. Si el rover copeja una roca o cau a terra en el procés de sortida, es podria perdre tota la missió.

S'assignen aproximadament 3 hores per retreure les borses d'aire i desplegar els pètals del vehicle d'aterratge.

Disseny dels rover

Sistema de tracció

Cada rover té 6 rodes muntades en una suspensió tipus balancí que garanteix que les 6 rodes estarà en contacte amb el terra en moure sobre terreny escabrós. El disseny balancí garanteix que el cos del rover solament es mogui la meitat del rang de moviment que les "potes" i rodes puguin experimentar sense aquest sistema de suspensió. Aquest mateix disseny permet que el rover superi obstacles (com ara roques) oa través de depressions majors que el diàmetre de la roda (250 mm). Cada roda té també "tacs" els quals proporcionen agarri per escalar en sorra suau o per passar sobre roques. Cada roda té el seu propi motor. Les dues rodes frontals i les dues posteriors també tenen motors individuals de direcció (un cadascuna.) La capacitat de direcció permet al rover donar un gir total de 360 graus i viratges tancats. El rover està dissenyat per suportar una inclinació de 45 graus en qualsevol direcció sense voltejar. No obstant això, el rover està programat mitjançant dels seus "límits de protecció de falles" del seu programa d'evasió de perills per evitar excedir inclinacions que excedeixin els 30 graus durant les seves travessies.

Cada rover té l'habilitat de girar una de les seves rodes davanteres per polvoritzar el terreny i està dissenyat per romandre quiet quan està girant la roda excavadora.

El rover té una velocitat màxima en superfície plana de 50 mm/s. No obstant això, per garantir un moviment segur, el rover està equipat amb un programa d'evasió de perills que fa que el rover es detingui i torni a avaluar la seva ubicació cada dos segons. Per tant, el rover aconsegueix una velocitat mitjana de 10 mm/s. El rover està programat per moure per gairebé 10 segons, detenir-se per 20 segons per observar i entendre el terreny al qual ha entrat, abans de moure cap endavant novament per altres 10 segons.

Sistemes d'energia i electrònica

Quan els panells solars estan totalment il·luminats, generen aproximadament 140 W fins per a 4 h per dia marcià (sol). El rover necessita aproximadament 100 watts per impulsar-se. El sistema d'energia del rover inclou dues bateries recarregables de ió liti amb un pes de 7,15 kg cadascuna, que proporcionen energia al rover quan el sol no brilla, especialment en la nit. Al llarg del temps, les bateries es degradaran i no podran ser capaços de recarregar a la seva potència total inicial. En comparació, la futura missió del Laboratori Científic Marcià utilitzarà generadors termoelèctrics de radioisòtops (GTR) que duraran aproximadament un any marcià per proporcionar energia a la seva gran quantitat d'instruments. S'estan considerant panells solars per a les missions del LCM, però els GTRs donen major versatilitat al treball en ambients foscos i altes latituds on l'energia solar no és un mètode eficient per generar energia.

Es pensava que per al sol 90 de la missió, la capacitat dels panells solars per generar energia elèctrica es reduiria a aproximadament 50 watts. Això es deu a l'acumulació de pols sobre els panells així com el canvi d'estació. No obstant això, gairebé dos anys terrestres després, la generació d'energia elèctrica oscil·la entre 300 i 900 watts-hora per sol, depenent de l'acumulació de pols. Han passat esdeveniments de neteja (probablement el vent) més freqüentment del que la NASA havia anticipat, conservant els panells solars relativament lliures de pols estenent la vida de la missió.

Els rover executen un sistema operatiu incrustat en un CPU de 20 MHz RAD6000 protegit contra la radiació amb 128 MB de memòria DRAM amb detecció i correcció d'errors i 3 MB de EEPROM. Els rovers també compten amb 256 MB de memòria flash. Per poder sobreviure durant les diferents fases de la missió, els "òrgans vitals" del rover no han d'excedir temperatures extremes de -40 °C a+40 °C. A la nit els rovers són escalfats per 8 unitats calentadoras de radioisòtops (RHU) els quals general 1 W cadascun d'energia tèrmica provinent de la desintegració de radioisòtops, juntament amb escalfadors elèctrics que funcionen únicament quan és necessari. S'utilitza una capa d'or polvoritzat i una altra capa d'aerogel com a aïllant.

Comunicacions

El rover compta amb dues antenes, una de guany baixa i una altra de guany alta. L'antena de guany baixa és omnidireccional i transmet dades a una velocitat baixa a l'antenes en terra de la Xarxa de l'Espai Profund (Deep Space Network). L'antena d'alt guany és direccional i movible i pot transmetre dades a una velocitat molt més gran.

Els rovers també són capaços de pujar informació a altres naus en òrbita al voltant de Mart, utilitzant els orbitadores Mars Odyssey i Mars Global Surveyor com a missatgers que poden retransmetre les dades dels rovers a la Terra. Els orbitadores també poden enviar missatges als rovers. Els beneficis que s'obtenen en utilitzar inclouen el que estan més a prop dels rovers que les antenes de la Xarxa de l'Espai Profund (DSN) a la Terra i que els orbitadores gairebé sempre tenen a la Terra en el seu camp visual que els rovers al sòl marcià. Els senyals de ràdio cap i des dels rovers es manen pels orbitadores utilitzant antenes UHF, les quals tenen un menor abast que les antenes de baixa i alt guany. Una antena UHF es troba en el rover i una altra en un pètal del vehicle d'aterratge per ajudar a recaptar informació durant la fase crítica d'amartizaje.

Les imatges s'emmagatzemen i envien a la Terra utilitzant un programa de còmput denominat ICER per a totes les imatges comprimides amb pèrdua de dades. Totes les càmeres del MER produeixen imatges de 1024 píxels per 1024 píxels a 12 bits per píxel.

Les imatges per a navegació, miniatures i molts altres tipus, es comprimeixen a aproximadament 1 bit/píxel i s'utilitzen mitjanes de bit més petits (menors que 0,5 bit/píxel) en certes longituds d'ona d'imatges panoràmiques multicolors.

La missió MER, amb un total de 18 càmeres en dos rovers, depèn fortament en el format per compressió de fitxers d'imatges amb base en ondetes ICER el qual permet a enviar la imatge a la terra durant les seves operacions.

La missió MER està contribuint significativament a l'avanç de la tecnologia per a la compressió d'imatges per a missions de l'espai profund utilitzant compressors d'imatges que proporcionen substancialment major compressió efectiva que l'obtingut en missions prèvies.

El compressor d'imatges ICER va ser dissenyat per complir les necessitats específiques d'aplicacions per a l'espai profund. ICER té com a base les ondetes i produeix compressió progressiva, proporcionant compressió sense pèrdua i amb pèrdua de dades, i incorpora un esquema per a la contenció d'errors per tal de limitar els efectes de la pèrdua de dades al canal de l'espai profund. ICER sobrepassa per molt el compressor d'imatges JPEG utilitzat en la missió Mars Pathfinder i proporciona una compressió sense pèrdua de dades més efectiva que el compressor REICE utilitzat en aquesta missió.

Instruments científics

Ubicats al acoblament del pal pancam es troben:

Cambra panoràmica (PanCam), per determinar la mineralogia, textura i estructura del terreny local.
El mirall del Espectròmetre Miniatura per Emissió Termal (Mini-TES), de la Universitat Estatal d'Arizona, per identificar roques i sòls importants que mereixin ser examinats i per determinar els procés que van formar les roques marcianes. Vegi l'article principal del Mini-TES.

Les càmeres muntades al pal es troben a 1,5 metres d'altura. Un motor per a tot el Acoblament del Pal Pancam mou les càmeres i el Mini-TES 360° en el pla horitzontal. Un motor independent per a elevació pot apuntar les càmeres 90° sobre l'horitzó i 90° per sota de l'horitzó. Un tercer motor per permetre l'elevació del mirall del Mini-TES, li permet apuntar 30° sobre l'horitzó i 50° per sota de l'horitzó.

El pal també porta dues càmeres monocromàtiques per a navegació i en el xassís del rover hi ha quatre càmeres monocromàtiques per detectar obstacles (dos al capdavant i dos al darrere.)

El braç del rover (també cridat el Dispositiu per al Desplegament d'Instruments) conté el següent:^{[cal citació]}

Espectròmetre Mössbauer (MB) Mims II, desenvolupat pel Dr Göstar Klingelhöfer de la Universitat Johannes Gutenberg a Mainz, Alemanya, el qual s'utilitza per a investigacions de primer pla de la mineralogia de roques i sòls que contenen ferro.
Espectròmetre de Raigs X a força de partícules Alfa (APXS), desenvolupat per l'Institut de Química Max Planck en Mainz, Alemanya, el qual és utilitzat per a anàlisi de primer pla de l'abundància d'elements que componen les roques i sòls.
Imants, per atreure partícules de pols magnètiques, desenvolupat per Jens Martin Knudse i el seu grup a l'Institut Niels Bohr, Copenhaguen. L'espectròmetre Mössbauer i l'espectròmetre de Raigs X a força de partícules Alfa analitzaran les partícules atretes i ajudaran a determinar el percentatge de partícules magnètiques i partícules no-magnètiques i la composició de minerals magnètics en la pols suspès en l'aire i en les roques que hagin estat polvoritzades per l'eina de Abrasió de Roques. També compta amb imants en la coberta frontal del rover, els quals són estudiats extensament per l'espectròmetre Mössbauer.
Cambra per imatges microscòpiques (MI), per obtenir imatges de primer pla d'alta resolució de roques i sòls.
Eina per abrasió de roques (RAT), per remoure la superfície gastada de les roques i exposar material fresc perquè sigui examinat pels instruments de bord.

El braç robòtic podrà ser capaç de col·locar els instruments directament contra la roca o sòls que siguin considerats interessants.

Nomenament del Spirit i Opportunity

Els rovers Spirit i Opportunity van ser nomenats a través d'un concurs de redacció. El participant guanyador va ser Sofi Collis, una estudiant Rus-Americana de tercer any d'Arizona.

Solia viure en l'orfandat.
Era fosc, fred i solitari.
A la nit, mirava el cel estrellat i em sentia millor.
Somiava que podia volar allà.
A Amèrica, puc fer que els meus somnis es tornin realitat ...
Gràcies pel "Esperit" i la "Oportunitat"

-Sofi Collis, 9 anys d'edat

Abans de la competència, durant el desenvolupament i construcció dels rovers, eren coneguts com a MER-1 (Opportunity) i MER-2 (Spirit). Internament NASA també utilitza les designacions MER-A (Spirit) i MER-B (Opportunity).

Mestre

L'equip de la NASA utilitza un programari anomenat SAP per veure les imatges transmeses pel rover i per planificar les activitats diàries. Hi ha una versió disponible per al públic anomenat Mestre. Aquest programa està desenvolupat en Java pel que pot córrer en diferents plataformes incloent Microsoft Windows, Apple Macintosh, Solaris, Linux, i Irix. El programa, juntament amb els jocs de dades, es poden obtenir des de les Principals de Mestre.

Marques de temps de la imatges dels rovers

És possible distingir el temps en què va ser presa una imatge pels rovers a partir del nom de l'fitxer de la imatge. Les imatges preses pel Spirit i Opportunity tenen noms de fitxers amb una marca de temps incorporada: els caràcters 3-11 representen el nombre de segons terrestres des de l'època J2000.00 (1 gener 2000 11:58:55.816 UTC) [4]. Per tant una imatge amb un nom semblant a "1P132176262ESF05A6P2670R8M1.JPG" té una marca de temps de 132.176.262 segons, que correspon a 10 març 2004 07:36:37.816 UTC.

Nota: es va agregar un 2 traspàs després del 31 de desembre de 2005.