Americký Úřad pro letectví a vesmír NASA (National Aeronautics and Space Administration) vypustil z Letecké základny na Mysu Canaveral na Floridě (Cape Canaveral Air Force Station) 10. června 2003 raketový nosič s průzkumným vozidlem Spirit a 7. července 2003 raketový nosič s průzkumným vozidlem Oportunity.

Jména obou vozidel byla vybrána v soutěži amerických studentů asi z 10 tisíc návrhů.

Průzkumná vozidla Spirit a Oportunity [X1] jsou součástí programu výzkumu Marsu "Mars Exploration Rover", který je veden Laboratoří tryskových pohonů NASA (Jet Propulsion Laboratory) Kalifornského institutu technologie (Caltech, California Institute of Technology) v Pasadeně. Za NASA je výkonným šéfem programu David Lavery a vědcem programu Dr. Catherine Weitz. Za JPL je manažérem projektu Peter Theisinger a vědcem projektu Dr. Joy Crisp.

Podle plánu průzkumné vozidlo Spirit dosáhlo povrchu Marsu 4. ledna 2004 a průzkumné vozidlo Oportunity 25. ledna 2004. Obě průzkumná vozidla jsou pohyblivější a lépe vybavena vědeckými přístroji než bylo průzkumné vozidlo Mars Pathfinder v roce 1997. Obě průzkumná vozidla nesou sadu přístrojů, pomocí nichž chtějí vědci zjistit, zda na Marsu byly příznivé podmínky pro vznik a vývoj života. Obě vozidla jsou naprosto identická, avšak přistála v různých oblastech Marsu.

Pro úspěšné přistání byla vozidla vybavena padáky a byla uzavřena do vzduchových vaků, které zmírnily dopad na povrch Marsu. Po dopadu na povrch vozidla uzavřená ve vzduchových vacích poskakovala po povrchu a zastavila se ve vzdálenosti několika stovek metrů od místa dopadu. Poté se z vaků vypustil vzduch, ochranná schránka se otevřela a zajistila, aby se průzkumné vozidlo dostalo do správné polohy. Rozloha zkoumaných oblastí, účel průzkumných misí a technická konstrukce vozidel Spirit a Oportunity se od vozidla Mars Pathfinder značně odlišují. Vozidlo Mars Pathfinder mělo část vědeckých přístrojů v přistávacím modulu a část v malém vozidle Sojourner. Průzkumná vozidla Spirit a Oportunity nesou všechny vědecké přístroje s sebou. Po přistání vozidla provedla průzkum okolí přistání a zaslala do řídícího střediska NASA panoramatické snímky ve viditelném a v infračerveném spektru.

Průzkumná vozidla analyzují horniny a půdu pěti geologickými přístroji a zvláštním nástrojem pro broušení hornin RAT (Rock Abrasion Tool).

Obě průzkumná vozidla denně zasílají snímky a data měřících přístrojů. Výzkumníci mohou pomocí řídících povelů vozidla ovládat. Vozidla jsou schopna odebírat vzorku hornin a půdy a výzkumníci mohou studovat jejich chemické složení a strukturu v mikroskopickém měřítku. Zpočátku se výzkum soustředí na blízké okolí od místa přistání. Průzkumné vozidlo Sojourner se po dobu 12 týdnů pohybovalo po povrchu o velikosti fotbalového stadionu. Průzkumná vozidla Spirit a Oportunity budou zkoumat oblast 6 až 10 krát větší po dobu nejméně tří měsíců.

Podobně jako Sojourner jsou průzkumná vozidla Spirit a Oportunity vybavena radioisotopovými ohřívacími jednotkami uvnitř schránky s elektronikou, kde udržují provozní teplotu elektroniky a baterií během extrémně chladných nocí. Teplota během nocí klesá až na -105 stupňů Celsia. Elektronika vozidel je schopna provozu ještě při teplotě -55 stupňů Celsia. Každé vozidlo obsahuje osm radioisotopových ohřívacích jednotek, z nichž každá obsahuje asi 2,7 gramu oxidu plutoničitého PuO₂.

Každé průzkumné vozidlo má hmotnost 180 kg a je schopno během jednoho marťanského dne urazit vzdálenost asi 40 metrů. Očekává se, že vozidla budou schopna provozu nejméně 92 pozemských dní a jejich mise skončí koncem dubna roku 2004, případně bude pokračovat dále v závislosti na technickém stavu.

Průzkumná vozidla Spirit a Oportunity mají za cíl prozkoumat geologickou historii klimatu a vody ve dvou místech na povrchu Marsu, o nichž se předpokládá, že mohla mít příznivé podmínky pro existenci života.

Místa přistání obou vozidel byla pečlivě vybrána na základě studia dat, která shromáždila průzkumná sonda Mars Global Surveyor a průzkumné vozidlo Mars Pathfinder. Z obou míst byly získány důkazy o existenci vody v geologické minulosti Marsu. Průzkumné vozidlo Spirit přistálo v kráteru Gusev, v němž mohlo kdysi existovat velké jezero. Průzkumné vozidlo Oportunity přistálo na planině Meridiani Planum obsahující minerál hematit, který obvykle vzniká za přítomnosti vody.

Průzkumná vozidla Spirit a Oportunity mají splnit následující úkoly:

1. Objevit a charakterizovat různé horniny a půdy, které obsahují známky existence a působení kapalné vody na Marsu v minulosti. Konkrétně zkoumané vzorky by měly obsahovat takové minerály, které vznikají působením procesů souvisejících s vodou, jako jsou vodní srážky, vypařování, usazování hornin a hydrothermální aktivita.
2. Určit rozložení a složení minerálů, hornin a půdy, které se nacházejí v okolí přistání průzkumných vozidel.
3. Určit, jaké geologické procesy působily na okolní terén a ovlivnily jeho chemické složení. Takovými procesy může být vodní nebo větrné eroze, usazování hornin, hydrothermální aktivita, vulkanická činnost a vznik kráterů dopadem meteoritů.
4. Provést kalibraci a ověření pozorování přístrojů na oběžné dráze prostřednictvím povrchových měření. Povrchová měření jsou schopna určit přesnost a účinnost různých přístrojů, které zkoumají geologii Marsu z oběžné dráhy.
5. Vyhledat minerály obsahující různé sloučeniny železa. Určit relativní zastoupení různých typů minerálů, které obsahují vodu nebo které vznikly za přítomnosti vody, jako jsou uhlíkové minerály obsahující železo.
6. Charakterizovat mineralogickou a geologickou strukturu hornin a půd a určit procesy, které vedly k jejich vzniku.
7. Objevit geologické důkazy podmínek prostředí, které existovalo během přítomnosti kapalné vody. Vyhodnotit, zda takové prostředí mělo podmínky vhodné pro vznik a vývoj života.

Cíl 1.: Určit, zda na Marsu mohl existovat život.
Život ve formě, v níž ho známe, vyžaduje pro svoji existenci vodu. Příznivé podmínky pro existenci života tedy těsně souvisejí s přítomností vody. Přestože průzkumná vozidla nejsou schopna přímo detekovat existenci života, mohou poskytnout důležité informace o obyvatelnosti prostředí v historii Marsu. Vozidla se proto soustřeďují na osud vody na Marsu, tedy na její minulost, na místa, kde se nacházela, na chemické a geologické interakce vody s horninami a půdou. Podrobné studium vzorků povrchu přinese nové podrobnosti o mineralogii Marsu a umožní zodpovědět otázku, zda a jak se voda podílela na vzniku hornin a půdy a jaká byla podstata chemických a geologických procesů. Tyto znalosti pomohou určit oblasti na Marsu příznivé pro život v jeho minulosti.

Cíl 2.: Charakterizovat klima na Marsu.
Ve struktuře a obsahu minerálů v horninách a v půdě na Marsu lze vysledovat podmínky prostředí, za nichž tyto horniny vznikaly a později se měnily. Podrobným studiem vzorků hornin lze odhalit podrobnosti o vývoji klimatu na Marsu v jeho minulosti. Mimo jiné bude možno zjistit, zda klima na Marsu bylo v minulosti teplejší a vlhčí. Jeden z vědeckých přístrojů bude periodicky shromažďovat teplotní profily spodních vrstev atmosféry od povrchu do výšky asi 10 kilometrů. Tyto vrstvy atmosféry nelze dobře pozorovat pomocí přístrojů na oběžné dráze Marsu. Proto získaná data poskytnou základní informace, které umožní porozumět současnému klimatu na Marsu.

Cíl 3.: Charakterizovat geologii Marsu.
Průzkumná vozidla jsou vybavena některými nástroji, které geologové s sebou nosí do terénu, a vědeckými přístroji, které používají v laboratoři pro studium nasbíraných vzorků. Podrobná mineralogická analýza vzorků hornin umožňuje určit chemické složení horniny a podmínky, za nichž hornina vznikla. Nástroj pro broušení hornin je schopen z povrchu vzorků odstranit nánosy a nečistoty a umožní podrobně studovat samotnou horninu.

Výzkumný tým se zajímá zejména o minerály obsahující železo, které silně reaguje s kapalnou vodou za vzniku různých oxidů. Pochází narudlá půda Marsu z období před miliardami let, kdy planeta byla vlhčí a teplejší, nebo je pouze výsledkem působení atmosférické oxidace povrchových hornin? Dalšími geologickými důkazy vody na Marsu mohou být jíly, uhličitany, soli a další minerály, které vznikají za přítomnosti vody.

Povrchová měření v okolí přistání vozidel navíc lze využít pro kalibraci podobných měření prováděných z oběžné dráhy, která umožňují studovat rozsáhlé oblasti Marsu.

Cíl 4.: Připravit se na průzkum Marsu člověkem.
Výzkumná vozidla prozkoumají chemické a mineralogické složení marťanské půdy a prachu a možná odhalí potenciální rizika, která by hrozila astronautům. Studium povrchové mineralogie navíc umožňuje určit, zda se na Marsu vyskytují vhodné suroviny, které by astronauti mohli využívat při svém pobytu. Vozidla také určí vlastnosti povrchu, například jeho pevnost, sypkost a podobně. Tyto informace pomohou při projektování nových vozidel, která budou pro další výzkum Marsu potřebná.

Do roku 2020 americký Úřad pro letectví a vesmír NASA plánuje několik dalších misí s cílem prokázat, zda na Marsu někdy byl život. Tento výzkum již započal výzkumem, zda marťanské prostředí někdy v minulosti bylo příznivé pro existenci života.

* Podmínky potřebné pro existenci života
Na Zemi všechny formy života, mikroorganismy, rostliny a živočichové, potřebují ke svému přežití vodu. Pokud na Marsu někdy existoval život, tak s velkou pravděpodobností ke svému životu také vyžadoval dostatečné zdroje vody. Proto se hledání života na Marsu soustřeďuje na oblasti, kde se mohla po dlouhou dobu vyskytovat voda a kde se možná vyskytuje dodnes. Možná na Marsu existují "horké skvrny", kde hydrothermální jezírka (podobně jako v Yellowstoneském národním parku) poskytují vhodné podmínky pro přežití jednoduchých forem života. Nedávná data ze sondy Mars Global Surveyor naznačují, že na některých místech Marsu se těsně pod povrchem může vyskytovat kapalná voda. Sonda 2001 Mars Odyssey má za úkol zmapovat podpovrchové zdroje vody v globálním měřítku. V polárních oblastech Marsu se kromě pevného oxidu uhličitého vyskytuje také vodní led. Tyto oblasti proto mohou také obsahovat důkazy existence života.

Kromě kapalné vody živé organismy potřebují zdroje energie. Budoucí mise se proto soustředí na hledání zdrojů energie jiných než je sluneční záření, jehož intenzita na povrchu Marsu mnohem nižší než na Zemi. V marťanské půdě byly objeveny "superoxidy", které jsou schopny narušit organické sloučeniny uhlíku. Na Zemi nacházíme život na mnoha místech, kam nikdy nedopadá sluneční záření, jako jsou hlubiny oceánů, jeskyně ve skalách nebo místa hluboko pod povrchem. Zdrojem energie pro život může být například chemická a geothermální energie. Proto je možné, že některé mikroorganismy na Marsu využívaly podobné zdroje energie.

* Hledání známek života
Americký Úřad pro letectví a vesmír hledá také známky současné nebo minulé přítomnosti života na Marsu pomocí fosilních pozůstatků a známek biologické aktivity. Základním stavebním prvkem života je uhlík, který tvoří jednoduché i velmi složité organické molekuly a biomolekuly. Přítomnost uhlíku a jeho různých organických sloučenin proto může být známkou současné nebo dávné přítomnosti života.

Současná atmosféra Marsu se z větší části skládá z oxidu uhličitého. Pokud uhlíkaté minerály na povrchu Marsu vznikaly chemickými reakcemi mezi vodou a atmosférou, pak přítomnost těchto minerálů by mohla naznačovat dlouhodobou existenci vody na povrchu a tím také možnost vzniku a vývoje života.

Na Zemi fosilní pozůstatky ve vrstvách horninových usazenin jsou důkazem vývoje živých organismů. Na základě studia fosilních záznamů na Zemi víme, že pouze určitá prostředí a typy usazenin jsou vhodné pro zachování fosilních záznamů do současnosti. Na Marsu mohou existovat usazeninami zakrytá vyschlá jezera nebo řeky, v nichž se mohou vyskytovat podobné fosilní záznamy.

Samozřejmě pozůstatky života na Marsu se mohou velmi výrazně odlišovat od těch, které nacházíme na Zemi. Proto se výzkumníci musí naučit, jak rozlišit organické pozůstatky od anorganických bez ohledu na to, kde tyto pozůstatky nalezli, a bez ohledu na to, jak se liší jejich chemické složení, struktura a fyzikální charakteristiky. Vývoj technologií pro detekci života proto těsně souvisí se schopností biologů definovat obecně život, bez vazby na naše znalosti života na Zemi.

Značná pozornost při výzkumu Marsu je věnována poznání jeho současného klimatu a klimatickým změnám během od jeho geologické minulosti dodnes.

* Jaké je současné klima na Marsu?
Současné klima na Marsu je regulováno sezónními změnami polárních čepiček oxidu uhličitého, pohybem značného množství prachu v atmosféře a výměnou vodních par mezi povrchem a spodními vrstvami atmosféry. Nejvýraznějšími dynamickými změnami počasí na Marsu jsou prachové bouře, které vznikají na jižní polokouli během marťanského jara a léta a někdy se rozšiřují na celou planetu. Jedním z cílů klimatologie Marsu je porozumět vzniku a vývoji těchto mohutných prachových bouří.

* Co může současné klima na Marsu vypovědět o jeho minulosti?
Lepší poznání současného klimatu na Marsu umožní vědcům vytvořit účinnější a přesnější matematický model klimatických podmínek v geologické minulosti Marsu. Výzkumníci proto potřebují vytvořit podrobné mapy počasí a získat informace, jaké množství prachu a vodních par se nachází v atmosféře.

Monitorování Marsu po celý marťanský rok (687 pozemských dní) umožní výzkumníkům porozumět, jak se mění klimatické podmínky na Marsu během sezónního cyklu. Na základě těchto znalostí lze vypracovat matematické modely klimatu na Marsu před milióny lety.

Vrstevnatý terén marťanských polárních oblastí skrývá cenné informace o geologické minulosti Marsu podobně jako letokruhy stromu popisují jeho život. Kdy a jakým způsobem byly tyto vrstvy uloženy? Podobalo se někdy klima na Marsu klimatu na Zemi? Pokud ano, co způsobilo drastické změny planety v suchou a chladnou poušť? Současná a zejména budoucí mise by na tyto otázky mohly přinést uspokojivé odpovědi.

Jak se Mars stal planetou, jíž dnes pozorujeme? Jaké jsou rozdíly a podobnosti Země a Marsu? Tyto otázky lze zodpovědět podrobným studiem geologie Marsu. Součástí výzkumného programu je podrobné studium, jakou roli hrál vítr, voda, vulkanická činnost, tektonická činnost, vznik kráterů a další fyzikální procesy při tvarování a povrchu Marsu a změnách jeho geologie.

Na povrchu Marsu se například nacházejí neuvěřitelně velké vulkány, které jsou desetkrát až stokrát větší než největší sopky na Zemi. Jedním z důvodů je, že na Marsu neexistuje žádná desková tektonika, která se na Zemi projevuje postupným pohybem pevninských desek kontinentů po podloží, kdy voda slouží jako mazadlo. Pevninské desky zemské kůry vytvářejí zlomy, jejichž důsledkem je vrásnění pohoří, tektonické seismické otřesy a vulkanická činnost. Na Marsu se zásoby lávy hromadí na jednom místě a pokud proniknou na povrch, vytvářejí velmi velké vulkány.

* Magnetismus
Marsu Sonda Mars Global Surveyor provedla magnetografický průzkum rozsáhlých oblastí na Marsu. Získaná data naznačují, že Mars měl podobné magnetické pole, jaké má dodnes Země. Magnetické pole obecně tvoří ochranný štít před většinou typů kosmického záření elektricky nabitých částic. Tento objev má důležité důsledky pro hledání důkazů existence života na povrchu Marsu. Studium dávného magnetického pole také poskytuje důležité informace o vnitřní struktuře této planety a o jejím složení v minulosti. Přítomnost magnetického pole také naznačuje, že Mars byl podobně dynamickou planetou, jakou je Země ještě dnes.

* Horniny na Marsu
Značnou důležitost má věk a složení různých typů hornin na povrchu Marsu. Geologové jsou schopni na základě stáří a složení hornin určit posloupnost geologických jevů a událostí v historii planety. Velmi důležité je nalezení a určení hornin a minerálů, které vznikaly za přítomnosti vody. Pokud se na povrchu Marsu vyskytovala kapalná voda, mohl také vzniknout život.

Průzkumná vozidla mají za úkol odebrat vzorky hornin a určit jejich geologické stáří a chemické složení. K tomuto účelu jsou vozidla vybavena několika speciálními nástroji a přístroji.

Na Zemi bylo dosud objeveno dvanáct meteoritů, které pocházejí z Marsu. Tyto meteority jsou zkoumány v Johnsonově vesmírném středisku (Johnson Space Center).

Na průzkum Marsu se v dohledné budoucnosti vypraví také lidé. Let na Mars, dosažení povrchu Marsu, dlouhodobý pobyt na povrchu a bezpečný návrat na Zemi jsou velmi obtížné technické úkoly. Znalost prostředí Marsu bude pro bezpečný provoz technického vybavení a pro zdraví a životy astronautů rozhodující. Program výzkumu Marsu (Mars Exploration Program) se proto mimo jiné zabývá také výzkumem prostředí a možných rizik.

* Bezpečnost astronautů v nepřátelském marťanském prostředí
Zajištění bezpečnosti astronautů je pro všechny programy NASA zásadní. Mars není chráněn ozónovou vrstvou, která zabraňuje pronikání životu nebezpečného ultrafialového záření na povrch planety. Dosud nemáme dostatečné informace o intenzitě a množství ultrafialového záření, které dopadá na povrch Marsu. Průzkum radiačního prostředí poskytne informace nezbytné pro zhodnocení možných účinků ultrafialového záření na zdraví astronautů a umožní inženýrům navrhnout ochranné vrstvy skafandrů a obydlí.

Již víme, že marťanská půda obsahuje "superoxidy", které za přítomnosti ultrafialového záření narušují organické sloučeniny uhlíku. Účinek superoxidů na zdraví astronautů bude zanedbatelný. Marťanská půda však může mít další neobvyklé chemické vlastnosti, které je nutné vyhodnotit ještě před prvním letem na Mars s lidskou posádkou.

* Robotizovaný průzkum
Marsu otevře cestu astronautům Aby se zajistil bezpečný pobyt astronautů na Marsu, sonda 2001 Mars Oddysey bude analyzovat radiační prostředí Marsu. Sonda Mars Reconnaissance Orbiter bude pokračovat v hledání zdrojů vody, které by astronauti mohli během svého pobytu na Marsu využít. Pro přístup k vodním zdrojům, pokud budou nalezeny, budou použity robotizované průzkumné sondy, vozidla a vrtné soupravy.

Pro bezpečnost astronautů je nutné vyvinout spolehlivou metodu pro sestup do atmosféry a pro přistání na povrchu, aby se omezil nepříznivý vliv gravitační přitažlivosti.

Přestože robotizovaný výzkum Marsu otevře cestu k dlouhodobým misím astronautům na Mars, podle odborníků Johnsonova vesmírného střediska bude nutné dosáhnout dalšího vědeckého a technického pokroku. Dosud existuje řada překážek souvisejících nejen s přistáním a pobytem na Marsu, ale se samotným letem na Mars a zpět na Zemi a s bezpečným návratem z povrchu Marsu na oběžnou dráhu.

Obě průzkumná vozidla jsou vybavena následujícími vědeckými přístroji, zařízeními a nástroji:

* Panoramatické kamery (Pancam, Panoramatic Camera)
Panoramatické kamery Pancam se skládají ze stereoskopické dvojice barevných CCD kamer s vysokým rozlišením, jejichž účelem je snímat povrch Marsu a oblohu. CCD kamery jsou umístěny na rámu stožáru průzkumného vozidla.

Stožár panoramatických kamer (PMA, Pancam Mast Assembly) umožňuje otočení kamer o plných 360 stupňů, takže kamery jsou schopny získat panoramatický snímek povrchu Marsu. Samotné kamery se mohou zvedat nebo sklápět až o 180 stupňů. Vědci používají kamery Pancam pro sledování horizontu a povrchu Marsu s cílem nalézt terénní útvary, které by naznačovaly existenci kapalné vody v historii planety. Kamery Pancam jsou schopny zmapovat terén, v němž se průzkumné vozidlo pohybuje a umožňují vyhledat vědecky zajímavé horniny a terénní útvary k podrobnému studiu.

Kamery Pancam obsahují elektroniku vysoké integrace. Jejich hmotnost je pouze 270 gramů. Kamery jsou schopny pořizovat jednotlivé panoramatické snímky o velikosti až 4000 pixelů. Snímacími detektory jsou prvky CCD (Charge Coupled Devices) a záznam snímků probíhá stejně jako v digitální kameře.

Objektivy kamer Pancam obsahují soustavu filtrů, které umožňují získávat snímky v různých částech viditelného nebo infračerveného spektra. Snímky v různých částech spektra pomáhají vědcům určit vlastnosti minerálů nalezených v horninách a půdě Marsu. Modré a infračervené sluneční filtry kamerám umožňují pořizovat snímky Slunce. Data o přesné poloze Slunce na obloze a snímky oblohy v různých částech spektra umožňují určit orientaci průzkumného vozidla a slouží pro studium množství prachu v atmosféře. Zobrazovací systém kamer Pancam je v současné době nejlepším kamerovým systémem, který byl vyslán na povrch jiné planety.

* Mikroskopický zobrazovač (MI, Microscopic Imager)
Mikroskopický zobrazovač je kombinací optického mikroskopu a CCD kamery. Slouží k pořizování snímků marťanských hornin a půd v mikroskopickém měřítku. Doplňuje pozorování jinými vědeckými přístroji pořízením podrobných snímků povrchů materiálů. Některé z těchto materiálů mohou být ponechány v přírodním stavu, zatímco jiné budou obroušeny nástrojem pro broušení hornin RAT.

Mikroskopické snímky se používají pro analýzu velikosti a tvaru zrn v usazeninách, které jsou důležité pro zjištění, zda na Marsu existovala v minulosti kapalná voda.

Mikroskopický zobrazovač je umístěn na rameni průzkumného vozidla. Je schopen pořizovat snímky o přesnosti 1024 krát 1024 pixelů a používá širokopásmový filtr, takže všechny snímky jsou černobílé.

* Miniaturní spektrometr tepelné emise (Mini-TES, Miniature Thermal Emission Spectrometer)
Mini-TES je infračervený spektrometr, který může určit mineralogické složení hornin a půdy na větší vzdálenost detekcí jejich tepelného záření. Všechny horké objekty vyzařují teplo, avšak různé objekty vyzařují tepelné záření různým způsobem, tedy s různou intenzitou v různých vlnových délkách. Tyto variace tepelného záření umožňují určit různé minerály na povrchu Marsu. Mini-TES zaznamenává tepelné spektrum různých hornin a půd. Tato spektra se následně analyzují s cílem určit typ minerálů a jejich nadbytek v určitých místech zkoumaného terénu. Jedním z cílů je nalézt minerály, které vznikaly za přítomnosti kapalné vody, jako jsou uhlíkové minerály a jíly. Mini-TES je schopen také sledovat atmosféru Marsu a shromažďovat data o teplotě, množství vodních par a množství prachu.

Spektrometr Mini-TES má hmotnost 2,1 kg a je umístěn v dolní části stožáru panoramatických kamer. Soustava zrcadel v tomto stožáru slouží jako periskop, jímž je vedeno světlo do Mini-TES. Spektrometr Mini-TES je tedy schopen zkoumat okolní terén a oblohu ze stejné pozice, jako panoramatické kamery Pancam. Spektrometr může zkoumat jeden směr a Pancam směr jiný. lze také zajistit, aby oba přístroje sledovaly stejný směr.

* Mössbauerův spektrometr (MB, Mössbauer Spectrometer MB)
Řada minerálů v horninách Marsu obsahuje sloučeniny železa a půda Marsu je na železo bohatá. Mössbauerův spektrometr slouží zejména pro studium minerálů obsahujících sloučeniny železa. Protože jde o specializovaný vědecký přístroj, je schopen určit složení a množství těchto minerálů v horninách a půdě s velkou přesností. Přístroj je také schopen výzkumníkům pomoci při studiu magnetických vlastností materiálů na povrchu Marsu.

Senzor Mössbauerova spektrometru je malé zařízení, které se vejde do dlaně. Je jedním ze čtyř vědeckých přístrojů, které jsou namontovány na konci pohyblivého ramena vozidla. Jeho elektronika je umístěna ve schránce s elektronikou uvnitř vozidla. Jak již bylo zmíněno, tato schránka je vyhřívána. Měření se provádí tak, že senzor přístroje se namíří přímo proti zkoumanému vzorku horniny nebo půdy. Jedno Mössbauerovo měření trvá asi 12 hodin.

* Spektrometr alfa částic a roentgenova záření (APXS, Alpha Particle X-Ray Spectrometer)
Spektrometr alfa částic a roentgenova záření je určen k měření intenzity alfa částic (jader atomů hélia) a roentgenova záření z hornin a půdy. Tato spektrální analýza umožňuje určit množství chemických prvků v horninách. Alfa částice vznikají při radioaktivním rozpadu atomových jader. Roentgenovo záření je elektromagnetické záření kratší vlnové délky a vyšší energie, než má ultrafialové nebo viditelné záření. Vědci na základě znalosti množství chemických prvků v horninách mohou získat představu o vzniku planetární kůry a o jejím vývoji.

Podobně jako ostatní vědecké přístroje namontované na pohyblivém rameni vozidla také senzor spektrometru APXS lze uchopit jednou rukou. Jeho elektronika je umístěna ve schránce s elektronikou uvnitř vozidla. Většina měření spektrometrem APXS se provádí v noci a vyžadují akumulaci záření po dobu nejméně 10 hodin, přestože měření roentgenova záření vyžaduje akumulaci jen po dobu několik hodin.

* Nástroj pro broušení hornin (RAT, Rock Abrasion Tool)
Nástroj pro broušení hornin RAT je výkonné zařízení, které je schopno vyvrtat do horniny na povrchu Marsu otvor do hloubky až 45 milimetrů o průměru 5 milimetrů.

Nástroj RAT je umístěn na pohyblivém rameni vozidla. Jeho hmotnost je méně než 720 gramů. Používá tři elektrické motory ovládající vrtací hlavu, která nese dva rotující brusné hroty. Tyto hroty se pomalu otáčejí kolem sebe, takže vytvářejí rovnoměrně obroušenou brusnou plochu. Nástroj RAT je schopen vyvrtat otvor do tvrdé vulkanické horniny za necelé dvě hodiny.

Vyvrtaný a vybroušený otvor mohou výzkumníci podrobně zkoumat použitím ostatních vědeckých přístrojů. Vnitřek horniny se může výrazně odlišovat od jeho povrchu. Tyto rozdíly jsou důležité pro studium, jak hornina vznikla a jak na ní později působilo okolní prostředí. Horniny na povrchu Marsu byly vystaveny působení větru, prachu, vody a chemických sloučenin v atmosféře planety.

* Pole magnetů
Téměř celý povrch Marsu je pokryt prachem. Část tohoto prachu je značně magnetická. Magnetické minerály v prachových zrnech mohou být pozůstatkem z období, kdy na povrchu Marsu byla kapalná voda. Opakované sledování těchto částic a obrazců, které tvoří působením vnějšího magnetického pole různé intenzity, lze získat přesnější představu o mineralogii a geologické historii Marsu.

Obě průzkumná vozidla jsou vybavena třemi sadami magnetických lapačů, které zachytávají prach z atmosféry pro analýzu vědeckými přístroji. Jedna sada magnetů je umístěna na nástroji pro broušení hornin RAT. Při vrtání horniny vědci mohou studovat vlastnosti prachu uvolněného z horniny.

Druhá sada magnetů je umístěna na přední části vozidla v takovém úhlu, aby nemagnetické částice samovolně odpadávaly. Tato sada magnetů zachytává magnetický prach z povrchu Marsu, který lze analyzovat Mössbauerovým spektrometrem a spektrometrem alfa částic a roentgenova záření. Třetí sada magnetů je umístěna na svrchní části vozidla v dosahu kamery Pancam. Tento magnet je dostatečně silný, aby byl schopen změnit dráhu větrem neseného magnetického prachu.

Vědecké přístroje jsou vybaveny kalibračními pomůckami, které umožňují přesně nastavit rozlišování barev, jasnosti a dalších informací.

Pro komunikaci průzkumných vozidel Spirit a Oportunity s pozemním řídícím střediskem je využíván síť Deep Space Network. Deep Space Network [X2] je dosud největší a nejcitlivější vědecký telekomunikační systém a nejpřesnější radionavigační síť na světě. Tato síť umožňuje přenos dat mezi pozemskými řídícími středisky a meziplanetárními sondami a radioastronomický výzkum sluneční soustavy a vesmíru. Systém Deep Space Network tvoří oddělenou část Úřadu vesmírných komunikací NASA (Office of Space Communications) a je spravován Laboratoří tryskových pohonů NASA (Jet Propulsion Laboratory) Kalifornského institutu technologie (Caltech) v Pasadeně v Kalifornii. Deep Space Network se skládá ze tří telekomunikačních zařízení dlouhého dosahu, která jsou umístěna na Zemi zhruba ve vzdálenosti 120 stupňů zeměpisné délky v Goldstone v poušti Mojave v Kalifornii, nedaleko Madridu ve Španělsku a poblíž Canberry v Austrálii. Tyto strategické polohy umožňují udržovat trvalé telekomunikační spojení s kosmickými sondami bez ohledu na rotaci Země. [N1]

Literatura:

[1] Mars Exploration Rover. NASA Facts. National Aeronautics and Space Administration. Jet Propulsion Laboratory. California Institute of Technology, Pasadena.