Giai đoạn hành trình và EDLS

Ba cấu thành chính của tàu vũ trụ Mars 2020 là phương tiện hành trình nặng 539 kg (1.188 lb)[30] để du hành giữa Trái đất và Sao Hỏa; Hệ thống Entry, Descent và Landing (EDLS) nặng 575 kg (1.268 lb),[30] phương tiện hạ xuống có lá chắn nhiệt nặng 440 kg (970 lb) lúc ban đầu và nặng 1.070 kilôgam (2.360 lb) khi khối lượng đầy đủ, gồm nhiên liệu,[30] chúng cần thiết để đưa xe Perseverance và trực thăng Ingenuity lên bề mặt Sao Hỏa một cách an toàn. Giai đoạn Hạ cánh mang 400 kg (880 lb) cho lần hạ cánh êm cuối cùng sau khi được giảm tốc độ bằng một chiếc dù rộng 21,5 mét (71 ft), 81 kg (179 lb).[30] Khối lượng mang 1.025 kg (2,260 lb) của xe tự hành lần này dựa trên thiết kế của Curiosity trước đó.[7] Mặc dù có sự khác biệt về các công cụ khoa học và kỹ thuật cần thiết hỗ trợ chúng, nhưng toàn bộ hệ thống hạ cánh (bao gồm cả phần hạ cánh và tấm chắn nhiệt) và khung gầm xe tự hành về cơ bản có thể được tái tạo mà không cần thêm bất kỳ kỹ thuật hoặc điều chỉnh nào. Điều này làm giảm rủi ro về mặt kỹ thuật tổng thể cho nhiệm vụ, đồng thời tiết kiệm nguồn lực và thời gian phát triển.[31]

Một trong những nâng cấp bổ sung là kỹ thuật hướng dẫn và điều khiển được gọi là "Điều hướng tương đối theo địa hình" ("Terrain Relative Navigation" (TRN)) để tinh chỉnh việc lái trong những khoảnh khắc cuối cùng khi hạ cánh.[32][33] Hệ thống này cho phép hạ cánh chính xác trong phạm vi 40 m (130 ft) và khả năng tránh chướng ngại vật.[34] Đây là một cải tiến đáng kể của Phòng thí nghiệm Khoa học Sao Hỏa thử nghiệm trên khu vực có diện tích hình elip 7 x 20 km (4,3 x 12,4 mi).[35] Vào tháng 10 năm 2016, NASA đã báo cáo việc sử dụng tên lửa Xombie để kiểm tra Hệ thống Tầm nhìn của Người đổ bộ (Lander Vision System (LVS)), như một phần thử nghiệm công nghệ để hỗ trợ cho nhiệm vụ hạ cánh trên sao Hỏa 2020, có nghĩa là tăng độ chính xác của việc hạ cánh và tránh các chướng ngại vật nguy hiểm.[36][37]

Xe tự hành Perseverance

Perseverance được thiết kế với sự trợ giúp từ nhóm kỹ sư của Curiosity, do đó cả hai đều khá giống nhau và dùng chung phần cứng.[7][38] Các kỹ sư thiết kế lại bánh xe Perseverance mạnh mẽ hơn Curiosity, do sau vài km lái xe trên bề mặt sao Hỏa, đã cho thấy việc di chuyển gặp vấn đề xấu.[39] Perseverance có bánh xe bằng nhôm dày hơn, bền hơn được giảm chiều rộng và có đường kính lớn hơn, 52,5 cm (20,7 in).[40][41] Các bánh xe nhôm được bao phủ bởi các khe bám đường và các nan hoa bằng titan cong để hỗ trợ lò xo.[42] Sự kết hợp của bộ công cụ lớn hơn, hệ thống lấy mẫu và đệm mới, cùng các bánh xe được sửa đổi làm cho Perseverance trở nên nặng hơn Curiosity 14%, tương ứng là 1,025 kg (2,260 lb) so với 899 kg (1,982 lb).[41] Rô bốt sẽ bao gồm một cánh tay năm khớp dài 2,1 m (6 ft 11 in). Cánh tay sẽ được sử dụng kết hợp với tháp máy để phân tích các mẫu địa chất từ bề mặt sao Hỏa.[43]

Một bộ phận máy móc của Sứ mệnh đo đồng vị phóng xạ nhiệt điện Generator (MMRTG) còn sót lại như một phần dự phòng cho Curiosity trong lúc thực thi nhiệm vụ, được tích hợp vào xe tự hành mới để cung cấp năng lượng điện.[7][44] Máy phát điện này có khối lượng 45 kg (99 lb) và chứa 4,8 kg (11 lb) plutonium dioxide là nguồn cung cấp nhiệt ổn định được chuyển đổi thành điện năng.[45] Công suất điện được tạo ra là khoảng 110 watt khi phóng và giảm khá ít theo thời gian thực hiện nhiệm vụ.[45]

Hai pin lithium-ion có thể sạc lại được bổ sung để đáp ứng nhu cầu cao nhất của các hoạt động của xe tự hành khi nhu cầu tạm thời vượt quá mức đầu ra điện ổn định của MMRTG. MMRTG có tuổi thọ hoạt động 14 năm và nó đã được Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cung cấp cho NASA.[45] Không giống như các tấm pin năng lượng mặt trời, MMRTG không dựa vào sự hiện diện của Mặt trời để cung cấp năng lượng, nó cung cấp cho các kỹ sư một cách linh hoạt đáng kể trong việc vận hành các thiết bị của xe tự hành ngay cả vào ban đêm, trong các cơn bão bụi và trong suốt mùa đông.[45]

Radar RIMFAX do Na Uy phát triển là một trong 7 thiết bị được đưa lên tàu. Radar đã được phát triển cùng với FFI (Cơ sở Nghiên cứu Quốc phòng Na Uy), Trung tâm Vũ trụ Na Uy và một số công ty Na Uy. Không gian cũng lần đầu tiên chứng kiến một máy bay trực thăng không người lái, sẽ được điều khiển trên sao Hỏa bởi kỹ sư dân dụng được đào tạo tại NTNU (Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy) Håvard Fjær Grip và nhóm của ông tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Los Angeles.[46]

Trực thăng Ingenuity

Ingenuality là một robot máy bay trực thăng sẽ trình diễn công nghệ bay bằng rôto trong bầu khí quyển cực kỳ mỏng của sao Hỏa.[47] Máy bay sẽ được triển khai từ boong của xe tự hành và dự kiến sẽ bay tối đa 5 lần trong chiến dịch thử nghiệm kéo dài 30 ngày trong thời gian đầu của sứ mệnh.[48] Mỗi chuyến bay sẽ kéo dài không quá 90 giây, ở độ cao cách mặt đất từ 3 đến 5 mét (10 đến 16 ft), nhưng nó có thể bay khoảng cách tối đa khoảng 50 m (160 ft) cho mỗi chuyến bay.[47] Nó sẽ sử dụng trực tiếp khả năng kiểm soát tự động và giao tiếp với Perseverance sau mỗi lần hạ cánh. Nếu nó hoạt động như mong đợi, đó sẽ là chuyến bay đầu tiên được cung cấp năng lượng trên một hành tinh khác và NASA sẽ có thể phát triển dựa trên thiết kế này cho các sứ mệnh trên sao Hỏa trong tương lai.[49]