Pour aller poser sur une autre planète que la Terre, sur une lune ou sur un astéroïde, un objet comme un atterrisseur (un objet qui une fois posé va travailler sans se déplacer, comme le robot InSight actuellement en travail à écouter les séismes de l'intérieur de Mars) ou un astromobile (une machine qui une fois posée a vocation à se déplacer à la surface du corps astral ciblé, comme les deux robots Spirit et Opportunity, bien sûr Curiosity, et le futur Perseverance, qui partira cet été « si tout va bien » et qui ressemble très fort à Curiosity — fin de la longue parenthèse), il faut passer par trois phases : le décollage pour quitter la Terre, la croisière pour traverser l'espace inter-planétaire, et l'atterrissage pour se poser sur l'objet planétaire ciblé. Cette dernière phase sera bien sûr très spécifique du corps que lequel on se pose, ici la planète Mars, dont la gravité au sol est d'un tiers de celle de la Terre, et dont l'atmosphère est 150 fois plus ténue.
Le décollage est la phase qui demande le plus d'énergie, et donc de carburant. En effet, la masse de notre planète, importante, provoque une forte attraction sur tous les objets à sa surface et au-dessus, qu'on appelle la gravité, la pesanteur, ou encore l'attraction gravitationnelle, et ce jusqu'à des distances importantes (la Lune tourne à une distance de 30 fois le diamètre terrestre). C'est pourquoi il faut une fusée à deux étages. Curiosity était donc le passager d'une fusée Atlas V qui a décollé du site américain de Cape Canaveral le 26 nov. 2011 (souvenir émouvant !). Le premier étage sert à faire l'effort du lancement, pour arracher tout l'ensemble du sol et traverser une part importante de l'atmosphère ; le second étage permet d'accélérer jusqu'à une vitesse de l'ordre de 15 km/s (kilomètres par seconde, ou par seconde !), vitesse nécessaire pour arracher le reste à cette attraction gravitationnelle de notre planète.
Ce reste est composé du module de croisière et des systèmes d'arrivée sur Mars, dont Curiosity proprement dit. Pendant la croisière de 9 mois, aucum moteur ne pousse plus le système, qui a été lancé avec suffisamment de vitesse. Mais les pilotes depuis la Terre opèreront plusieurs corrections de trajectoires, grâce à des petits moteurs d'appoint, de façon à obtenir un atterrisage le plus précis et le plus proche du point visé.
Enfin l'arrivée sur Mars, qui a lieu le 5 août 2012 en fin de journée du centre de suivi des opérations, le Jet Propulsion Laboratory (JPL), à Pasadena en Californie. Juste avant l'entrée dans l'atmosphère martienne, le module de croisière est largué. Entre le contact avec les premières couches de l'atmosphère et l'atterrissage proprement dit, il va se passer 7 minutes d'opérations délicates et précises, totalement automatisées car la Terre est alors à 14 minutes-lumière de distance, ce qui signifie que quand les ingénieurs, et le reste du monde attentif à suivre l'événement (plusieurs dizaines de millions d'Américains, quelques dizaines de milliers de Français), entendront le signal de contact avec l'atmosphère, Curiosity sera déjà sur Mars, entier ou en miettes ! Cette arrivée s'appelle en terme d'opérations "entrée-descente-atterrissage". L'entrée commence par un aérofreinage, vers 125 km d'altitude, qui porte le bouclier thermique à plus de 2 000 °C de température. La vitesse par rapport à Mars passe de 6 km/s à 400 m/s, un peu plus de 4 minutes après. Là, un immense parachute hypersonique se déploie, vers 11 km d'altitude. Quelques 20 s. encore et, à 8 km d'altitude, vitess 125 m/s, le bouclier thermique est largué, découvrant les roues encore repliées de Curiosity, ainsi que le radar de pilotage. Enfin à 6 minutes après le début de cette phase, à 1,5 km d'altitude et encore 80 m/s, les roues se positionnent pour la réception, et Curiosity accroché à son portique se décrochent de la coiffe arrière retenue par la parachute. Après une chute libre bien calculée, les 6 petites rétrofusées du portique s'activent et freinent la descente, jusqu'à l'altitude de 20 m où elles stabilisent l'ensemble ; Curiosity est enfin descendu, retenu par 4 cables, et posé en douceur, l'équivalent d'un saut de 40 cm de haut, 2-3 marches : “Touchdown, we are on Mars”, « Contact on est sur Mars », sera, 14 minutes plus tard, la phrase prononcée par le responsable des annonces, dans un silence d'intense retenue, aussitôt transformé en une marée terrestre de hourras, de bravos, de peurs de joie aussi. Sur Mars, les cables auront aussitôt été sectionnés (boulons explosifs), et le portique, ayant fini son travail, aura été envoyé s'écraser à quelques centaines de mètres de là, dans une zone qui ne sera pas étudiée par la mission. Moins de 2 minutes après, deux photos, prises juste après l'atterrissages par des caméras à travers des protections semi-transparentes, arriveront, et ce sera pour les scientifiques l'annonce que le travail, rêvé, imagine, espéré, rédigé, prévu, travaillé, préparé depuis 2003, le début de la préparation de cette mission, peut enfin commencer, travail qui se continue toujours aujourd'hui, 4 mai 2020 à 17h24, heure de France métropolitaine : en heure locale de Curiosity, il est 8h50 du 2753è "sol" (jour martien) depuis l'atterrissage (au sol 0 vers 15h, heure martienne locale du site qui s'appelle désormais « site d'atterrissage Bradbury »), au sein du cratère Gale, au pied du mont Sharp.