Schritt 1: Beginn der Vorbereitungen

Das Deep Space Network der NASA wird beginnend 45 Tage vor dem Atmosphäreneintritt des MSL im Sommer des Jahres 2010 mit seiner 34 Meter-Antenne die Raumschiffparameter rund um die Uhr überwachen. 4 Tage vor dem Eintritt wird auf die 79 m-Antenne des DSN umgeschaltet.

Zehn Minuten vor Einnahme der Eintrittsorientierung (Hitzeschild voraus) wird die schnelle X-Band Kommunikation mit der Erde, die über die schon im Orbit befindlichen Raumschiffe abläuft, unterbrochen. Ab jetzt kommuniziert MSL direkt mit der Erde ohne Relay über seine ungerichtete Low-Gain-Antenne. Diese Kommunikation funktioniert auch ohne genau auf die Erde ausgerichtete Hauptantenne bei allen weiteren Manövern des Raumschiffes.

Schritt 2: Drehung des Raumschiffes in Landeposition und Abschaltung der Cruise-Stufe

MSL ändert seine Orientierung im Raum, das Raumschiff fliegt ab jetzt mit dem Schutzschild voran. Die inneren Systeme des Landeschiffes werden aktiviert und autark geschaltet. Die Cruise-Stufe, die den Lander bisher mit Energie und Kommunikation versorgt hat, wird deaktiviert.

Schritt 3: Beginn der Übertragung der Statustöne und Einrichtung des Funkrelays mit den im Orbit befindlichen Orbitern

Das Raumschiff beginnt mit der Übertragung von Statustönen, die den Kontrolleuren auf der Erde mitteilen, was genau mit ihm passiert. Eine Low Gain Antenne an der Backshell von MSL überträgt diese Statustöne (simple Frequenzbeeps), die genau Auskunft über die einzelnen Schritte während der Landung geben.

Die Aktivierung und Funktionsfähigkeit der Roversysteme wird ein letztes Mal gecheckt. Während der Landung ist keine Kommunikation mit der Erde über die simplen Statustöne hinaus möglich. Erst nach der Landung auf dem Mars nimmt der Rover seinerseits Kontakt mit der Erde auf.

Schritt 4: Abtrennung der Cruise-Stufe

Nach dem Start der Übertragung der Statustöne wird die Cruise-Stufe vom Lander abgetrennt. Ab jetzt braucht der Lander seine eigene Energieversorgung, die Solarzellen für die Stromversorgung und die Flugphasen-Kommunikationseinrichtungen gehen mit der Cruise-Stufe verloren. Sie wird in der Marsatmosphäre verglühen.

Ab jetzt beginnt die kritische Phase der Landung. Das Raumschiff tritt frontal in die Marsatmosphäre ein. In nur 6 Minuten wird seine Geschwindigkeit von etwa 55.000 km/h auf Null abgebremst und weich auf dem Mars gelandet. Diese 6 Minuten sind die aufreibensten Minuten während der gesamten Landung. Hier wird entschieden, ob die Berechnungen und die programmierten Einzelschritte des Landeverfahrens korrekt waren oder nicht.

Schritt 5: Eintritt des Mars Science Laboratory in die Atmosphäre

Das Raumschiff tritt mit 55.000 km/h Geschwindigkeit in die Atmosphäre ein und wird durch Reibung abgebremst. Dabei erhitzt sich der Hitzeschild auf etwa 1500°C und muss das Innere des Raumschiffes dabei auf Raumtemperatur halten, um den Rover nicht zu beschädigen. Darüberhinaus erfüllt der Hitzeschild aerodynamisch die Funktion einer ersten Bremse. Er hält das Raumschiff dabei in korrekter Ausrichtung, immer mit dem Hitzeschild genau voraus.

Ein Fallschirm wird zu dieser Zeit noch nicht benutzt, die Bremsung erfolgt allein durch Luftreibung. Erst im letzten Abschnitt der 'heissen' Eintrittsphase wird ein Überschallfallschirm ausgeklinkt.

Schritt 6: Abtrennung des Hitzeschilds, Beginn des fallschirmgesteuerten Abstiegs

Viereinhalb Minuten nach Atmosphäreneintritt wird der Hitzeschild abgesprengt, danach ein Überschallfallschirm aus der Backshell ausgeklinkt. Dadurch liegt der Rover mit seiner Unterseite und seinen sechs Rädern frei. Der Überschallfallschirm profitiert von den Erfahrungen der bisherigen Marslandungen. Er verlangsamt das Raumschif auf Unterschallgeschwindigkeit. Der Überschallfallschirm wird etwa 5 Minuten nach Atmosphäreneintritt bei Erreichen einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit aktiviert und damit beginnt jetzt die Phase des fallschirmgesteuerten Abstiegs. Dabei wird die Abstiegsgeschwindigkeit weiter verlangsamt.

Schritt 7: Beginn der raketengesteuerten Abstiegsphase

In etwa 1.5 km Höhe, getriggert durch entsprechende Höhensensoren, wird der Fallschirm mitsamt der Backshell abgetrennt und die 8 Raketenmotoren der Abstiegsstufe (der sogenannte "sky crane") aktiviert. Diese steuert aktiv über die Marsoberfläche und sucht einen optimalen Landeplatz für den Rover. Dabei wird die Abstiegsgeschwindigkeit weiter verlangsamt, bis schliesslich nur noch 4 Raketenmotoren gebraucht werden.

Schritt 8: Abstiegskamera (MARDI)

Während des raketengesteuerten Abstieges fotografiert die MARDI-Kamera ("Mars Descent Imager") die Planetenoberfläche mit 5 Bildern pro Sekunde und bestimmt damit die Horizontalgeschwindigkeit und -richtung des Raumschiffes. Die Abstiegsmotoren kompensieren diese innerhalb der nächsten paar Sekunden, während sie außerdem weiter die Abstiegsgeschwindigkeit des Raumschiffes kontrollieren. MARDI filmt dabei "in Farbe" und es wird automatisch ein passabler Landeplatz für den Rover bestimmt. Dies geschieht völlig autonom gesteuert durch die Computer des Raumschiffes.

Natürlich werden diese Bilder später dazu benutzt, die genaue Position des Raumschiffes auf dem Mars zu ermitteln. MSL wird, anders als alle seine Vorgänger, in der Lage sein, seinen Landeplatz auf 20 km genau zu treffen, d.h. die Landeellipse ist sehr klein. Dies ist für spätere Missionen, z.B. auch für die Landung von Menschen auf dem Mars, extrem wichtig, denn die Raumfahrer müssen in der Nähe ihrer Versorgungseinrichtungen abgesetzt werden können. Da macht sich ein späterer Fußmarsch von 100 km oder mehr wegen mangelhafter Landegenauigkeit nicht so gut.

Schritt 9: seilgestütztes Absetzen des Rovers

Nach Abbau der Sinkgeschwindigkeit auf Null konsolidiert der "Himmelskran" seine Position einige Meter über der Marsoberfläche, er schwebt in der Luft und läßt den Rover langsam innerhalb von etwa 8 Sekunden an mehreren Seilen hängend auf die Marsoberfläche hinab. Eine Premiere ! Der Rover aktiviert seine 6 Räder und wird direkt auf ihnen sanft auf der Oberfläche abgesetzt. Also kein Lander, von dem heruntergerollt werden muss oder Ähnliches.

Schritt 10: Kappen der Hängeseile

Nachdem der Rover dem "Sky Crane" die Bodenberührung mitgeteilt hat, kappt dieser wiederum etwa 8 Sekunden später die Seile und entläßt den Rover aus seiner Obhut. MSL ist auf dem Mars !

Schritt 11: Abflug des "Sky Cranes"

Nach dem Absetzen des Rovers mit seiner wissenschaftlichen Ausrüstung wird der "Sky Crane" noch einmal für einige wenige Sekunden Vollschub auf seine 4 Raketenmotoren geben und sich mit einer 45°-Neigung vom Rover entfernen. Er wird dann in einer Entfernung zwischen 150 und 500 m vom Landefahrzeug hart auf dem Marsboden aufschlagen und seine weiteren Tätigkeiten einstellen, um den Rover nicht zu gefährden.

Alles in allem ein bisher einmaliges Landeverfahren !