8月5日，NASA的火星科學實驗室將抵達火星大氣層外緣。這艘重達8500磅的探測器將以最高13200英里/小時的速度飛行3.52億英里，但它的真正任務才剛開始。在接下來的七分鐘裡，它將穿過80英里厚的大氣層，承受高達華氏38度的高溫，最終在巨大的蓋爾隕石坑中突然停止。
火星科學實驗室（MSL）是迄今為止最雄心勃勃的火星探測計畫。它的火星車「好奇號」的長度是前兩代「勇氣號」和「機會號」的兩倍，重量是前兩代的五倍。其150平方英里的著陸區只有以往任務著陸區的三分之一，因此對著陸精度提出了前所未有的要求。此外，先前的火星車在為期三個月的主要任務中行駛里程不足一英里，而「好奇號」在一個完整的火星年（相當於687個地球日）內將行駛多達12英里。
火星科學實驗室（MSL）的目標是確定火星現在是否具備（或曾經擁有）生命存在的必要條件。它將利用迄今為止所有地外探測任務中最先進的科學儀器來實現這一目標。然而，MSL 的意義遠不止於一次火星探測任務。它也是多項新研發設備和技術的測試平台，這些設備和技術將在未來幾十年內推動 NASA 的各項計劃，從木衛二（歐羅巴）的探測到載人火星任務，都將受益匪淺。
七分鐘的恐怖
11次成功進入火星大氣層的探測任務中，有5次在進入、下降和著陸（EDL）階段失敗，因此工程師們將這一過程戲稱為「恐怖七分鐘」。針對火星科學實驗室（MSL）任務，研究人員重新思考了太空船如何進行EDL。他們用更精確的導引進入系統取代了彈道式進入，並開發了一種新的著陸方法——「空中起重機」——這種方法有望成為大型火星車任務的標準配置。
入場0 分鐘
火星科學實驗室（MSL）進入火星大氣層時，由四個主要部件組成：背殼、隔熱罩、下降艙和好奇號火星車。在即將進入火星大氣層時，MSL將從背殼上拋棄兩個重達165磅（約75公斤）的鎢配重。質量的改變會使太空船相對於其飛行方向傾斜，從而產生升力並實現一定的導航控制。 MSL將利用背殼上的八個推進器引導自身飛向著陸區。在近四分鐘的時間裡，摩擦力會將MSL的速度減慢至1000英里/小時（約1600公里/小時），此時太空船將再拋棄六個配重，重新平衡其相對於運動方向的傾斜角度。
下降4 分鐘
當火星科學實驗室（MSL）減速至900英里/小時時，它將展開一個51英尺長的尼龍和聚酯纖維降落傘。在一分半鐘內，探測器將減速至180英里/小時。當MSL的雷達顯示其位於火星表面上方5英里處時，隔熱罩將脫落，高清相機——火星下降成像儀（MDI）將開始拍攝視頻，科學家隨後將利用這些視頻研究著陸點及其周圍區域。隔熱罩脫落約80秒後，MSL的後殼將脫落，降落傘也將隨之脫落，屆時只剩下下降艙和「好奇號」火星車繼續降落。
著陸7 分鐘
在距離地表約一英里（約1.6公里）處，下降艙上的八枚反推火箭將開始點火，並在40秒內將火星探測器的速度減慢至每小時1.7英里（約2.7公里）。在距離地面約65英尺（約20公尺），速度仍保持在每小時1.7英里（約2.7公里）時，下降艙將開始利用尼龍繩將「好奇號」火星車緩緩放下，這一操作被稱為「空中起重機」。火星車上的電腦將透過一條「臍帶」向下降艙發送指令。一旦火星車到達地面，位於其上方25英尺（約7.6米）處的下降艙將釋放尼龍繩並進行一次“飛離”，最終墜落在北面500英尺（約150米）處。隨後，火星車將從著陸下降模式切換到地面模式，並開始其主要任務。
687天的探索
在主要任務期間， 「好奇號」火星車將記錄天氣模式，分析空氣成分，並檢測岩石中的氨基酸、甲烷和其他有機化合物，這些物質可能表明火星上現在或過去是否存在生命。它還將面臨嚴寒、強風和其他危險，包括沙坑和懸崖。為了應對這些挑戰，工程師將「好奇號」設計成一種新型火星車——比以往任何火星車都更堅固、更自主，並搭載了更多科學儀器。
力量
為了驅動像「好奇號」這樣體積龐大、能耗極高的火星探測車，工程師們為其安裝了一台核子發電機。這台重達100磅（約45公斤）的裝置每天可產生2700瓦時的電力——是「勇氣號」和「機遇號」太陽能電池發電量的三倍——其能量來源是10.6磅（約4.7公斤）鈽-238的衰變。一套散熱系統會將發電機的廢熱輸送到「好奇號」的兩台中央計算機，在華氏零下130度（約攝氏零下54度）的夜晚為它們供暖。
導航
儘管科學家會為「好奇號」火星車設定具體的路線和任務，但它的大部分目標都必須自主完成。為了發現危險，它將利用安裝在桅杆上的兩台立體導航相機和安裝在車身上的兩台立體魚眼危險相機拍攝三維影像。火星車將使用影像辨識軟體分析這些影像。如果識別出障礙物，它將確定一條繞過障礙物的安全路線。
目標定位
為了確定應該鑽探哪些岩石， 「好奇號」火星車將首先利用其化學和相機系統（ChemCam）進行遠端讀數。 ChemCam由安裝在桅杆上的雷射、望遠鏡和相機，以及位於火星車本體上的光譜儀組成。雷射將向最遠23英尺（約7公尺）外的目標發射一系列紅外線脈衝。這些百萬瓦的脈衝會汽化岩石的一小部分，產生閃光。望遠鏡將觀測這些閃光並將其傳輸到光譜儀，光譜儀將分析光的波長以確定岩石類型。如果讀數看起來很有希望，任務規劃人員可能會指示「好奇號」在第二天進行鑽探。
溝通
「好奇號」火星車每天兩次透過超高頻（UHF）無線電向火星勘測軌道飛行器（MRO）發送任務資料。 MRO自2006年以來一直在環繞火星運行。 MRO將使用比UHF更高的資料速率的X波段無線電，並將「好奇號」的資料轉發給任務專家。 （數據傳輸到地球需要8到22分鐘。）科學家將利用「好奇號」的成像和感測資料來規劃每日任務。然後，他們會在預先設定的時間——大約在火星時間上午9:30——透過X波段將任務直接發送給「好奇號」。 （火星上怎麼看時間？）
鑽孔
此前，探測車只能從行星表面刮取樣本。但表面是最不可能找到有機化合物的地方，因為有機化合物會在太陽輻射下降解。工程師們為「好奇號」火星車配備了一個六英尺長、五關節的機械臂，其末端是一個旋轉衝擊鑽，足以鑽入岩石兩英寸深。該鑽頭將岩石粉碎成粉末，粉末通過螺紋輸送到處理單元。在那裡，粉末被篩選至150微米，然後分發到探測車的科學儀器進行分析。
分析
為了確定火星是否曾經存在過適合生命存在的條件， 「好奇號」火星車將使用兩種工具：化學與礦物學（CheMin）系統和火星樣品分析儀（SAM）。這兩種儀器都安裝在火星車本體上，並由機械手臂接收樣本。 CheMin系統將利用X射線繞射和螢光光譜技術，在樣本中尋找在適宜生命存在的條件下形成的礦物。 SAM系統則利用質譜、雷射光譜和氣相層析技術，掃描樣本中構成生命所必需的有機化合物。
好奇之路
科學家在評估了60個著陸點後，最終選擇了蓋爾隕石坑作為「好奇號」火星車的著陸點。火星車將探索隕石坑內一座緩坡山的低矮側翼。其中，沖積扇尤其引人關注，它可能顯示出流水活動的痕跡，以及可能含有有機化合物的黏土和硫酸鹽沉積物。
