Perseverance è un rover marziano delle dimensioni di un'automobile progettato per esplorare il cratere Jezero su Marte come parte della missione Mars 2020 della NASA. È stato progettato e costruito dal Jet Propulsion Laboratory e lanciato il 30 luglio 2020 alle 11:50 UTC ed è atterrato con successo su Marte il 18 febbraio 2021 alle 20:55 UTC. Dopo l'arrivo del rover, la NASA ha chiamato il sito di atterraggio Octavia E. Butler Landing, in omaggio alla scrittrice di fantascienza statunitense.
Perseverance ha un design simile al suo rover predecessore, Curiosity, sebbene sia stato moderatamente aggiornato. Trasporta otto strumenti di carico utile principale, diciannove telecamere e tre microfoni.
Il rover ha trasportato con sé il mini-elicottero Ingenuity, un banco di prova sperimentale che ha effettuato il primo volo di un veicolo a motore su un altro pianeta il 19 aprile 2021, e rimasto operativo fino al 18 gennaio 2024, quando ha subito danni a una o più pale costringendo la NASA a ritirarlo.
Gli obiettivi del rover includono l'identificazione di antichi ambienti marziani in grado di sostenere la vita, la ricerca di prove di vita microbica esistente sul Marte primordiale, la raccolta di campioni di roccia da conservare sulla superficie marziana per una futura missione di ritorno dei campioni, e il test della produzione di ossigeno dall'atmosfera marziana per prepararsi a futuri viaggi con equipaggio.
Storia Nonostante il successo dell'atterraggio del rover Curiosity nell’agosto 2012, il programma di esplorazione di Marte della NASA era in uno stato di incertezza all’inizio degli anni 2010, a causa di tagli al budget, che hanno costretto la NASA a ritirarsi da una collaborazione pianificata con l'Agenzia spaziale europea che includeva una missione con un rover (ExoMars).
Nel 2011, il Planetary Science Decadal Survey nel suo rapporto per il decennio 2013-2022 che fa il punto sullo stato della ricerca nel campo delle scienze planetarie, affermò che la massima priorità del programma di esplorazione planetaria della NASA avrebbe dovuto essere un progetto collaborativo con l'ESA per iniziare un programma di ritorno di campioni di Marte sulla Terra, tramite una serie di missioni denominata Mars Sample Return. Il rapporto affermava che la NASA avrebbe dovuto investire in un rover che raccogliesse e depositasse dei campioni, come primo passo in questo sforzo comune, con l'obiettivo di mantenere i costi al di sotto dei 2,5 miliardi di dollari.
Dopo il successo del rover Curiosity e in risposta alle raccomandazioni dell'indagine decennale, nel dicembre 2012 alla conferenza dell'American Geophysical Union la NASA ha annunciato la sua intenzione di lanciare una nuova missione con un rover su Marte entro il 2020.
Caratteristiche tecniche Il rover è basato sull'impronta e struttura di Curiosity, ed è infatti dotato di un generatore termoelettrico a radioisotopi (MMRTG) di nuova generazione, ovvero un generatore di calore che genera energia elettrica tramite il decadimento radioattivo del plutonio, per alimentare e riscaldare il rover, in quanto la temperatura media sulla superficie di Marte è −63 °C.
Rispetto a Curiosity, sono state riprogettate le ruote di Perseverance per renderle più robuste di quelle di Curiosity, le quali, dopo diversi chilometri percorsi sulla superficie marziana, hanno mostrato un progressivo deterioramento. Perseverance ha ruote in alluminio più spesse e durevoli, con larghezza ridotta e diametro maggiore, 52,5 cm, rispetto alle ruote da 50 cm di Curiosity. Il braccio robotico è più lungo e robusto rispetto al predecessore e misura 2,1 metri. Il rover è dotato di un braccio secondario posto sotto il rover, chiamato Sample Caching System, che serve per raccogliere e spostare i campioni del suolo e inserirli nelle provette per la futura missione di ritorno sulla Terra.
Il computer del rover è un RAD750 della BAE Systems resistente alle radiazioni, basato su un microprocessore PowerPC G3 rinforzato (PowerPC 750). Il computer contiene 128 megabyte di DRAM volatile e funziona a . Il software di volo funziona col sistema operativo VxWorks, è scritto in C ed è in grado di accedere a 4 gigabyte di memoria flash non volatile su una scheda separata. Perseverance fa affidamento su tre antenne per la telemetria: l'antenna UHF primaria può inviare dati dal rover a una velocità massima di due megabit al secondo e comunica con la Terra attraverso le sonde in orbita attorno a Marte. Sono poi presenti due antenne in banda X: quella ad alto guadagno serve per la trasmissione di dati direttamente verso la Terra, mentre quella a basso guadagno, più lenta, serve solamente per la ricezione di dati dalle antenne terrestri del Deep Space Network.
Strumenti ed esperimenti scientifici
Il rover porta con sé sette strumenti scelti in una selezione fra 58 proposte, 23 fotocamere tra cui: 9 cosiddette ingegneristiche, 7 scientifiche e ulteriori 7 adibite per la fase di discesa e atterraggio sul suolo marziano. È inoltre dotato di due microfoni per registrare il suono ambientale durante la discesa, l'atterraggio e il funzionamento del rover sul suolo. La massa complessiva ammonta a circa mentre l'assorbimento massimo (cioè nel caso in cui tutti gli strumenti venissero azionati in contemporanea) è di .
Mastcam-Z: La Mastcam-Z è l'evoluzione della Mastcam montata su Curiosity, 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 (con una velocità di 4 fotogrammi al secondo) per permettere un esame dettagliato di oggetti anche distanti. Lo strumento determinerà anche la mineralogia della superficie marziana e assisterà il rover nelle operazioni. Le due telecamere sono montate sul braccio principale del rover a un'altezza di 2 metri e a una distanza di 24,2 cm per permettere la stereovisione. 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. Con un peso complessivo di circa avrà una risoluzione di 1600x1200 pixel (ovvero 2-megapixel) con un assorbimento di potenza medio di circa . Supercam: 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. Sviluppato dal Los Alamos National Laboratory e dal CESR Laboratory, il laser infrarosso che impiega per la vaporizzazione irradia impulsi di 5 ns con lunghezza d'onda di e una densità di potenza pari a /cm², generando di energia. La rilevazione viene poi effettuata in uno spettro tra 400 nm e 900 nm. 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, pesa circa e ha un assorbimento medio di potenza di circa . PIXL (Planetary Instrument for X-Ray Lithochemistry): 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 pesa circa e ha un assorbimento di . SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals): 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. Lo strumento pesa e ha un assorbimento di . MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment): 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 tre moduli, il primo è il CAC (The (CO2) Acquisition and Compression), ovvero il compressore, il quale aspira CO2 dall'atmosfera e la comprime a ~ . Il gas pressurizzato viene quindi fornito al secondo modulo, il SOXE (Solid OXide Electrolyzer), ovvero il modulo dove avviene la reazione elettrolitica: 2CO2 → O2 + 2COnon bilanciata 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 quindi di una sofisticata protezione termica, compreso 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. Inoltre la corrente che passa attraverso il SOXE è un risultato diretto del passaggio ioni ossidi attraverso l'elettrolita e questo fornisce una misura indipendente del tasso di produzione di O2 prodotta. La quantità di O2 in uscita viene misurata dal terzo modulo. Il tutto viene gestito da un'elettronica che raccoglie i dati e li spedisce verso Terra. Il MOXIE pesa non più di e ha un assorbimento di . MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer):