Phoenix cuenta con una variada instrumentación científica que permitirá realizar un completo análisis de las características del suelo y del entorno. Los elementos principales están detallados en la siguiente imagen:

A continuación se detallan los elementos, en su denominación inglesa además de una breve descripción.

• MEGA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer), laboratorio de análisis químico, microscópio y analizador de la conductividad de las muestras.
• TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer), espectrómetro de masas con un módulo para calentar las muestras y analizar el gas resultante.
• Brazo robótico extensible diseñado para excavar y recoger muestras del suelo. Permitirá depositarlas en los instrumentos TEGA y MECA. Incluye un cámara (RAC).
• SSI (Surface Stereo Imager), una cámara estereoscópica de alta resolución.
• MARDI (Mars Descent Imager), una cámara para obtener imágenes durante el descenso. Se utilizó para analizar el área de aterrizaje.
• MET (Meteorological Station), es una estación meteorológica que nos facilita datos sobre presión, temperatura, velocidad del viento, densidad atmosférica y otros datos.

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