A missão

As fases da missão incluem: 

Atividades de Pré-lançamento: Preparação para a missão, inclusive seleção de local de aterrissagem

Lançamento

Cruzeiro: viagem entre a Terra e Marte

Aproximação: aproximando do planeta vermelho

Entrada, Descida, e Aterrissagem: Viagem pela atmosfera de Marte em direção à superfície

Egresso de pirata: Deixando o lander para começar exploração

Operações de superfície: Aprendendo sobre Marte pelas atividades cotidianas dos rovers 

Lançamento

A fase de lançamento começa quando a astronave inicia a ignição dos foguetes de lançamento e termina quando a astronave é inserida na órbita terrestre. O rover Spirit foi lançado em 10/06/03 pelo foguete Delta II Estação da Força Aérea  do Cabo Canaveral Força, na Flórida. O rover Opportunity foi lançado em 07/07/03 pelo foguete Delta II 7925H no Cabo Canaveral.

As atividades principais nesta fase de missão incluem:

  Fase de ejeção ou decolagem da astronave

  Inserção em uma órbita circular estacionária

  Ignição de foguetes adicionais para injetar a astronave sobre uma trajetória para Marte

  Separação da astronave do veículo de lançamento

  Comunicação inicial pela Deep Space Network

  Verificação da integridade dos sistemas da astronave

                                Decolagem                                       Separação do primeiro estágio

                       Ignição do segundo estágio                    Liberação da proteção da astronave

                    Separação do segundo estágio                             Jornada rumo a Marte

Jornada rumo a Marte

A fase de viagem começa após a separação da terceira fase do foguete Delta-II. Essa fase termina quando a astronave estiver a 45 dias da entrada na atmosfera marciana.

Ambas as missões rover são viagens tipo I, ou seja, percorrem trajetórias mais rápidas para Marte. Considerando que cada astronave viajará milhões de milhas para chegar ao seu destino, os engenheiros executarão três manobras de correção da trajetória manobra durante a viagem para corrigir a posição da astronave e assegurar a chegada no local planejado. (Também são planejadas mais três manobras de correção da trajetória durante a fase de aproximação).

Devido a longa distância entre o Sol e a Terra em relação a trajetória da astronave no inicia da jornada, ambas astronave usarão uma antena de baixo ganho para as comunicações. Depois dos primeiro dois meses de viagem, como a Terra e Sol estão mais próximos em relação a astronave, esta usará uma antena de médio ganho para comunicações durante o resto da viagem.

Em resumo, as atividades durante esta fase incluem:

  Checagem e manutenção dos sistemas da astronave em sua fase de viagem

  monitorização e calibragem a astronave e subsistemas

  manter a antena que apontada para Terra para comunicações e os painéis solares apontada para o sol para captar energia

  atividades de navegação como manobra de correção da trajetória

  preparação para entrada, descida, e aterrissagem e operações de superfície, inclusive testes de comunicação

Aproximação  

Para assegurar uma entrada próspera, descida e aterrissagem com sucesso, os engenheiros começam as preparações intensivas 45 dias antes da astronave entrar na atmosfera marciana. Eles chamam este período de preparação de fase de aproximação. Dura até que a astronave entre na atmosfera marciana que se estende por 3522.2 quilômetros.

Aproximação

Entrada, Descida e Aterrissagem

A entrada, descida e aterrissagem começa quando a astronave chega no ponto de interface de entrada atmosférico (3522.2 quilômetros do centro de Marte) e termina com o lander na superfície de Marte. Os rovers chegarão durante a segunda metade do verão do verão do sul e inverno do norte em Marte.

A entrada, descida, e aterrissagem da Mars Exploration Rover é uma adaptação do método da Mars Pathfinder:

  Um aeroshell e um pára-quedas desaceleram o lander pela atmosfera marciana.

  Antes de impacto na superfície, são incendiados retro-foguetes para reduzir a velocidade do lander durante a descida e são inflados os airbags para amortecer o impacto na superfície.

  Depois de seu impacto inicial, o lander salta e rola ao longo da superfície até parar.

  Os airbags são esvaziados e retraídos, e são desdobradas as rampas do lander para ajudar o egresso do rover.

  Uma vez abertas as rampas, o rover desdobra seus painéis solares

  As comunicações durante a entrada, descida, e aterrissagem acontecerão por um par de antenas de baixo-ganho, uma montada no backshell e o outro no próprio rover. 

             Entrada na atmosfera              Ativação do pára-quedas              Insulflação dos airbags

                                    Ativação dos retro-foguetes                  Impacto na superfície

Abertura da rampa do lander

Egresso do rover

A fase de egresso do rover é o período entre a aterrissagem segura do lander até o inicio dos primeiros movimentos do rover na superfície. Se tudo ocorrer bem, essa fase terá duração de 4 a 5 dias marcianos.

O desenvolvimento principal das atividades de egresso requer muita energia, e por isso, ocorrem durante o dia marciano, quando os painéis solares podem carregar a bateria do rover.

O lander não tem nenhuma função adicional após o término do egresso, assim não haverá nenhuma imagem dos rovers em operação (em contraste com a lander da Mars Pathfinder, que era ativo e fotografava o rover Sojourner ao longo de suas operações).

Os objetivos principais durante esta fase incluem:

  Elevação do mastro da Pancam e da antena de alto-ganho

  Caracterização do lander, do local de aterrissagem e do terreno circunvizinho

  Colocar o rover em pé

  Calibração dos instrumentos científicos

  Seleção de um caminho de egresso satisfatório

  Egresso do rover sobre a superfície de Marte

Fase 1: Elevação do mastro de Pancam e da antena de alto-ganho

O último ato da entrada, descida e aterrissagem e o começo da fase de egresso é iniciar a elevação do mastro da Pancam e da antena de alto-ganho. Depois que o mastro de pancam é armado, uma pesquisa visual do rover e da área circunvizinha é executada em preparação para os ajustes que conduzem até o egresso do rover.

Fase 2: Caracterizar o lander, o local de aterrissagem e o terreno circunvizinho

O lander e terreno circunvizinho são primeiramente fotografados usando-se as Hazcams.  Imagens com Navcam e Pancam serão realizadas. A combinação destas imagens fornece informação relativa ao desenvolvimento do egresso, a presença de material do airbag ou outros escombros nas rampas do lander, a altura do lander sobre o terreno e a disponibilidade de caminhos viáveis a partir do lander. Uma vez as imagens forem obtidas, a antena de alto-ganho é armada para permitir comunicações entre a sonda e a Terra.

Fase 3: Colocando o rover em pé.

Essa fase ativa o sistema de locomoção do robô. Nesta situação, um elevador ergue o rover e ativar o sistema de roda. O rover tem agora aproximadamente 12 polegadas a mais e então tem uma visão melhor do terreno circunvizinho. Serão adquiridas imagens adicionais da paisagem marciana.

Fase 4: Calibração dos instrumentos científicos.

A calibração consiste em toda atividade para avaliar a integridade dos instrumentos e rever os objetivos. Um critério para o sucesso da missão é o retorno de duas imagens panorâmicas. Depois da fase de elevação do rover e antes do egresso, a Pancam e Míni-TES farão imagens panorâmicas em 360º do local de aterrissagem.

Fase 5: Selecionar um caminho de egresso satisfatório.

Uma vez concluída a elevação do rover, as rampas do lander são ajustadas e hiperestendidas, se necessário. A conexão do lander com o rover é então cortada e o robô é comandado para seguir à direção de egresso previamente determinada.

Fase 6: Egresso do rover sobre a superfície marciana.

Como passo final, o veículo parte do  lander em direção a superfície de Marte. Uma vez na superfície, o rover começa sua missão de superfície. Neste momento o lander é uma concha inanimada, depois de ter servido seu propósito protegendo e entregando o rover com segurança no solo marciano. Cada rover usará um par de máquinas fotográficas de navegação (Navcams), além das máquinas fotográficas panorâmicas (Pancams), para fotografar previamente o caminho a ser tomado pelo veículo. Uma vez selecionado um alvo para ser pesquisado pelo rover, este caminhará rumo ao seu objetivo com a ajuda de  duas máquinas fotográficas de identificação de perigo (Hazcams), montada na frente dos corpos dos rovers debaixo dos painéis solares. As imagens das Hazcans fornecerão dados sobre o terreno para um software analisar o melhor caminho a ser tomado ou pedir instruções para a Terra se as condições forem inesperadamente desafiadoras.

Operações de superfície

As operações de superfície em Marte envolvem a condução dos rovers para a rocha ou solo selecionado e aplicação dos instrumentos a bordo do veículo. As operações começam quando o rover completar seu egresso. Os veículos foram projetados para agüentar 90 dias de operações na superfície.

Operações de superfície incluem dois objetivos altamente interconectados:

     Navegação do rover permitindo alcançar lugares selecionados pelos cientistas para estudo adicional

     Investigações científicas com os instrumentos do rover para descobrir mais sobre o ambiente marciano

O que o rover na verdade fará na superfície dependerá de cálculos complexos realizados pela equipe de pesquisadores sobre qual rocha, solo e outros objetivos são prioritárias para pesquisa com os instrumentos do rover.  

Fim eventual da missão

O fim da fase de superfície de ambas as missões´será marcado pela diminuição da energia e capacidades de telecomunicação, já que Terra e o Sol ficam mais distante de Marte e pó acumulará nos painéis solares.

Movendo-se ao redor de Marte

Os rovers são projetados para viajar até 100 metros pela superfície marciana a cada dia marciano. Enquanto um dia marciano completo (chamado um sol) é de aproximadamente 24 horas e 40 minutos, o Sol pode prover energia para o rover durante uma janela de quatro horas perto do meio-dia. Isso significa os rovers têm que se moverem depressa e efetivamente.

Mover-se seguramente de pedra em pedra ou local para local é um desafio principal por causa da demora de comunicação entre Terra e Marte; aproximadamente 20 minutos. A seqüência de comando enviada pela Terra determina qual alvo e quais instrumentos devem ser usados.

Um dia (ou sol) na vida de um rover

O dia de trabalho de um rover é de sol a sol. Um dia típico começa com despertar pela manhã ativado por um despertador. São recebidos comandos da Terra pela antena de alto ganho. Os comandos são "atualizados" no rover funcionando como uma agenda de empenhos a ser cumprida durante o dia marciano como também parte do próximo dia.

Pela tarde, a comunicação entre Terra e o rover é invertida. São transferidos dados coletados durante o dia para cientistas e engenheiros pela antena de alto-ganho. A antena de UHF também é usada para o retorno dados por dois orbiters ­ Mars Global Surveyor e Mars Odyssey. Os dados são analisados e as próximas atividades são planejadas.

Comunicações com a Terra

A NASA Deep Space Network é uma rede internacional de antenas responsável pela comunicação entre os cientistas e engenheiros da Terra com os Mars Exploration Rovers no espaço e em Marte.

O Deep Space Network consiste em três instalações de comunicações ao redor do mundo: Goldstone, no Deserto de Mojave da Califórnia; perto de Madrid, Espanha e perto de Canberra, Austrália. Esta colocação estratégica permite observação constante da astronave.