I lavori della missione Mars 2020 iniziano nel settembre 2013 quando la NASA pubblica un annuncio per proporre e sviluppare strumenti innovativi utili ad una spedizione sul Pianeta Rosso. Gli strumenti furono selezionati nel luglio 2014 a seguito di una competizione.
La missione completa la sua progettazione e definizione dei costi. Essendo il rover basato sul predecessore Curiosity, ha avuto un costo minore: 2,1 miliardi di dollari per la timeline e il lancio della sonda contro i 2,5 del predecessore.
Il razzo e parte del rover vengono costruiti al Jet Propulsion Laboratory della Nasa e si sceglie il
sito d'atterraggio: il cratere di Jezero.
Gli ingegneri assemblano e testano il rover. Il rover viene poi trasferito al Kennedy Space Center
di Cape Canaveral, in preparazione al lancio.
30 Luglio 2020 alle 4:50 a.m. PDT (7:50 a.m. EDT) Lancio di Perseverance a bordo di un razzo
Atlas V-541 dal Complesso di Lancio 41 del Cape Canaveral Air Force Station, Florida.
L'Atlas
V è uno dei più grandi razzi disponibili per i viaggi interplanetari.
È lo stesso razzo
utilizzato per lanciare le missioni InSight e Curiosity su Marte. Il veicolo di lancio è stato
fornito dalla United Launch Alliance, Centennial Colorado.
La fase di crociera inizia nel momento in cui la navicella si separa dal razzo, subito dopo il
lancio. La navicella si è allontanata dalla Terra ad una velocità di circa 39,600 kph.
Il viaggio
fino a Marte ha impiegato sette mesi e circa 480 milioni di chilometri.
Durante la fase di volo
gli ingegneri sono stati in grado di aggiustare il piano di volo del veicolo spaziale, accertando
che la velocità e la direzione fossero ottimali per l'arrivo al cratere di Jezero su Marte.
Il 18 febbraio 2021, il rover Perseverance della NASA effettua con successo la sua discesa finale sul Pianeta Rosso. La missione avrà una durata minima di anno marziano (circa 687 giorni terrestri).
La Mastcam-Z è un sistema di due telecamere panoramiche e stereoscopiche con la capacità di zoom
3x che consente di riprendere immagini in 3-D e video ad alta risoluzione per permettere un
esame dettagliato di oggetti anche distanti. Lo strumento determinerà anche la mineralogia della
superficie marziana e assisterà il rover nelle operazioni.
La Mastcam-Z permetterà agli
scienziati di ricostruire la storia geologica del sito attraverso la stratigrafia degli
affioramenti rocciosi nonché il riconoscimento del tipo di roccia (per es. sedimentarie o
ignee).
La Mastcam-Z inoltre potrà documentare anche processi dinamici, come vortici di
polvere, il movimento delle nubi e fenomeni astronomici, nonché attività di spostamento del
rover, campionatura e stoccaggio di reperti geologici.
È un set di sensori che forniscono misurazioni di temperatura, velocità e direzione del vento,
pressione, umidità relativa e forma e dimensione del pulviscolo in sospensione
nell’atmosfera.
Il sensore di umidità è posizionato all'interno del braccio principale.
Il
sensore di pressione è posizionato all'interno del corpo e collegato all'esterno attraverso una
piccola apertura protetta da un filtro.
Il sensore della radiazione termica è posizionato
all'interno del braccio principale e misura la radiazione nel campo dell'infrarosso.
Sempre
nel braccio principale ci sono due sensori della velocità e direzione del vento.
Lo strumento
è realizzato dal Centro de Astrobiologia, Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial (CSIC-INTA)
in Spagna.
Il Moxie è uno strumento per la dimostrazione scientifica dell'estrazione, in condizioni locali,
di ossigeno (O2) dall'anidride carbonica (CO2) che compone quasi esclusivamente l'atmosfera
marziana.
Il Moxie dapprima immagazzina e comprime la CO2, poi, attraverso una reazione
elettrolitica divide le molecole di CO2 in O2 e monossido di carbonio (CO). Lo strumento è
formato da un compressore, il quale aspira CO2 dall'atmosfera e la comprime. Il gas
pressurizzato viene quindi fornito al secondo modulo dove avviene la reazione elettrolitica:
2CO2 → O2 + 2CO dove la O2 viene prodotta all'anodo, è equivalente al processo di una cella a
combustibile al contrario.
Il SOXE opera a una temperatura di circa 800 °C, necessita di un
preriscaldamento del gas in ingresso e un raffreddamento del gas in uscita.
Il flusso
d'uscita della O2 è separato da quello della O2 e CO, questo per permettere di verificare meglio
la quantità di ossigeno prodotta.
La misura della quantità di O2 in uscita viene misurata dal terzo modulo. Il tutto inviato verso
la Terra.
È uno spettrometro a fluorescenza X con inclusa una fotocamera ad alta risoluzione, montata alla
fine del braccio robotizzato in modo tale da essere posizionato vicino al suolo o su una roccia,
verrà utilizzato per determinare con precisione gli elementi che compongono i campioni
analizzati.
Lo strumento emette raggi X in un punto da analizzare per una durata compresa tra
pochi secondi e 2 minuti, dopodiché si sposta su un altro punto da analizzare muovendosi
linearmente con uno schema a griglia. L'area mappata è delle dimensioni di un francobollo.
Il
PIXL include inoltre una fotocamera ad alta risoluzione, in tal modo la mappa degli elementi
chimici può essere confrontata in congiunzione a una fotografia del campione in esame.
È un radar in grado di rilevare la struttura del suolo marziano. Il diagramma che si ottiene dal
segnale di ritorno è simile a un'ecografia. Il segnale varia a seconda se è presente ghiaccio,
rocce, sabbia o acqua.
Le aspettative sono quelle di riuscire a "penetrare" fino a 10 metri
di profondità. L'obiettivo è quello di riuscire a mappare il sottosuolo nelle vicinanze del sito
d'atterraggio e nei dintorni di un eventuale campione di roccia prelevato.
La Supercam è uno strumento LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), evoluzione della ChemCam
montata su Curiosity, che potrà fornire immagini e l’analisi chimica della composizione
mineralogica a distanza di 7 m dal sito, analizzando quindi quei posti che rover non potrebbe
raggiungere con il braccio meccanico.
Sarà anche in grado di rilevare la presenza di composti
organici e vaporizzarne una piccola quantità per analizzare lo spettro della luce emessa usando
la micro-imaging.
Lo strumento è inoltre dotato di un microfono in grado di registrare il
suono durante la vaporizzazione dei materiali e durante la marcia del rover.
Supercam è
maggiormente sviluppato dal CNES "Centre national d’études spatiales" e dall'IRAP "Institut de
Recherche en Astrophysique et Planetologie" francesi. È montata sulla sommità della "testa" del
rover.
Montato come il PIXL sul braccio robotico, è uno spettrometro Raman a ultravioletti accompagnato
da una fotocamera per la ricerca di composti organici e minerali che sono stati contaminati da
ambienti acquosi e magari con tracce di vita microbica.
SHERLOC irradia un ristretto raggio
laser a ultravioletti su un obiettivo, causando due distinti fenomeni spettroscopici che lo
strumento cattura per le analisi.
Il primo è un effetto di fluorescenza da parte delle
molecole che contengono anelli di carbonio. Tali molecole possono essere degli indizi che
indicano che sono state conservate tracce di vita biologica passata.
Il secondo effetto è
chiamato scattering Raman che può identificare alcuni molecole, ad esempio formatesi a causa
dell'evaporazione di acqua salata e composti organici. Questi due effetti combinati insieme
offrono una profonda analisi di tanti diversi composti nello stesso punto.
