本分析仪(以下简称SAM)是“好奇”号的心脏，重83磅(约合38公斤)，占到“好奇”号所携科学仪器总重量的一半左右。SAM由3个独立的仪器构成，分别是质谱仪、气相色谱仪和激光分光计。这些仪器负责搜寻构成生命的要素——碳化合物。此外，它们还将搜寻与地球上的生命有关的其他元素，例如氢、氧和氮。
SAM安装在“好奇”号主车身内。“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入SAM。所采集的一些样本将来自于岩石内部，利用机械臂末端2英寸(约合5厘米)的钻头钻入岩石提取。迄今为止，所有登陆火星的火星车都没有安装可提取岩石内部样本的工具。科学家对这个钻头既感到兴奋，又充满期待。“火星科学实验室”项目负责人、宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的乔伊-克里斯普表示：“对于一名研究岩石的地质学家而言，没有什么能够比获取岩石内部样本更让他感到兴奋的了。”
5.化学与矿物学分析仪
化学与矿物学分析仪(以下简称CheMin)可用于确定火星上的矿物类型和数量，帮助科学家进一步了解这颗红色星球过去的环境。与SAM一样，“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入CheMin进行分析。分析时，这台仪器向样本发射X射线，根据X射线的衍射确定矿物的晶体结构。克里斯普在接受太空网采访时表示：“在我们看来，这就像是在变魔术。”X射线衍射是地球上的地质学家使用的一种重要的分析技术，从未在火星上使用过。CheMin将帮助“好奇”号进一步了解火星矿物的特征，超过它的前辈“机遇”号和“机遇”号火星车。
6.化学与摄像机仪器
化学与摄像机仪器(以下简称ChemCam)可以向30英尺(约合9米)外的火星岩石发射激光，使其蒸发，而后分析蒸发的岩石成分。借助于这台仪器，“好奇”号可以研究机械臂无法触及的火星岩石。此外，ChemCam同样可以帮助任务组在远处确定是否应该派遣“好奇”号前往一个特定的地带进行探测。ChemCam由几个不同组件构成。激光器安装在“好奇”号桅杆上，旁边是一台摄像机和一架小型望远镜。3台光谱仪安装在车身上，通过光纤与桅杆上的设备相连，负责分析蒸发的岩石样本中受激电子发出的光线。
7.阿尔法粒子X射线分光计
阿尔法粒子X射线分光计(以下简称APXS)安装在“好奇”号机械臂末端，负责测量火星岩石和泥土中不同化学元素的数量。届时，“好奇”号将让APXS与样本接触，APXS通过发射X射线和氦核进行分析。这些“弹药”能够将样本中的电子撞出轨道，进而产生X射线。根据放射出的X射线的特征能量，科学家能够确定元素的类型。“机遇”号和“勇气”号安装了早期版本的APXS，用于揭示水在影响火星地貌过程中扮演的角色。
8.中子反照率动态探测器
中子反照率动态探测器(以下简称DAN)安装在“好奇”号主车身背部附近，将帮助火星车寻找火星地下的冰和含水矿物质。这台仪器将向地面发射中子束，而后记录下中子束的反弹速度。氢原子往往延缓中子的速度，如果大量中子速度迟缓，便说明地下可能存在水或者冰。DAN能够发现地下6英尺(约合2米)浓度只有0.1%的水。
9.辐射评估探测器
辐射评估探测器(以下简称RAD)体积与一个烤面包机相当，在设计上用于帮助准备未来的火星探索任务。这台仪器负责测量和确定火星上所有类型的高能辐射，包括快速移动的质子和伽玛射线。RAD的观测数据允许科学家确定宇航员暴露在火星环境下时将受到多大剂量的辐射。此外，这一信息也有助于科学家了解辐射环境对火星生命的产生和进化构成多大障碍。
10.火星车环境监测站
火星车环境监测站(以下简称REMS)安装在“好奇”号桅杆中部，是一座火星天气监测站，负责测量大气压、湿度、风速和风向、空气温度、地面温度以及紫外辐射。所有这些数据汇聚成每日和每季报告，帮助科学家详细了解火星环境。
11.火星科学实验室进入、降落与着陆仪
火星科学实验室进入、降落与着陆仪(以下简称MEDLI)并不是“好奇”号携带的仪器之一。这一装置内置在隔热板中，负责在“好奇”号穿过火星大气层过程中对其进行保护。在“好奇”号穿过火星大气层过程中，MEDLI也负责测量隔热板经受的温度和压力。这些信息将帮助工程师了解隔热板的状况，同时利用这些数
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