I motori principali e i propulsori a propellente solido del vettore si accendono con una spinta imponente sulla rampa del Complesso di Lancio 41 a Cape Canaveral. Il vettore Atlas V nella configurazione 541 si stacca dalla struttura di supporto e inizia la sua salita verticale verso l'atmosfera terrestre. La traiettoria tracciata dai sistemi di guida automatici di bordo porta il razzo a inclinarsi progressivamente lungo il corridoio di volo sopra l'Oceano Atlantico. A bordo della carenatura protettiva si trova il carico utile della missione Mars 2020, costituito dal robottino esploratore Perseverance e dal piccolo elicottero sperimentale Ingenuity.
La prima fase del volo procede secondo i parametri nominali stabiliti dalle tabelle di marcia del controllo missione. I quattro booster laterali a combustibile solido completano l'esaurimento del propellente e si separano regolarmente dall'asta centrale, ricadendo nelle acque oceaniche sottostanti. Il primo stadio prosegue la spinta spingendo il carico a quote sempre più elevate fino allo spegnimento programmato, seguito dalla separazione meccanica e dalla successiva accensione dello stadio superiore Centaur. Questo secondo stadio inserisce il veicolo spaziale in un'orbita di parcheggio temporanea attorno alla Terra, permettendo ai tecnici di terra di effettuare i primi controlli sulla stabilità strutturale e sull'integrità dei sistemi.
Dopo una breve fase di scivolamento in orbita terrestre, lo stadio Centaur riaccende il proprio motore per eseguire la manovra decisiva di iniezione trans-marziana. La spinta impartita imprime alla sonda la velocità necessaria per sfuggire alla gravità terrestre e immettersi nella traiettoria d'intercettazione planetaria. La separazione del veicolo dal vettore avviene con assoluta precisione e la sonda inizia a fluttuare nello spazio profondo, dispiegando i propri pannelli solari per garantire la continuità dell'alimentazione elettrica a tutti i sottosistemi di bordo.
Le stazioni di terra della rete Deep Space Network, guidate dall'antenna situata nei pressi di Canberra, acquisiscono il segnale di telemetria emesso dalla navicella. I dati trasmessi al centro di controllo del Jet Propulsion Laboratory di Pasadena confermano che la ricetrasmittente funciona e che l'orientamento dell'antenna principale è corretto. Tuttavia, poche ore dopo l'immissione nella rotta di trasferimento, la sonda entra inaspettatamente in modalità di sicurezza automatica. I sensori di temperatura registrano un valore leggermente inferiore alle stime previste mentre la navicella attraversa l'ombra proiettata dalla Terra. La logica di controllo risponde sospendendo le attività non essenziali e orientando il veicolo per garantire il mantenimento del contatto radio.
Nelle ore e nei giorni immediatamente successivi a questo 30 luglio 2020, le squadre d'ingegneria analizzano in dettaglio ogni parametro dello stato termico dell'hardware. La diagnosi conferma rapidamente che non si sono verificati danni strutturali e che la risposta automatica è stata innescata da soglie di allarme impostate con margini di prudenza estremamente rigidi. I controllori di volo inviano le sequenze di comando necessarie per ridefinire i limiti di tolleranza termica e ripristinare la configurazione nominale di crociera. La navicella riprende le sue regolari attività operative, stabilizzando il flusso di comunicazioni e l'efficienza delle batterie, mentre le prime manovre di correzione di traiettoria previste vengono verificate e pianificate per calibrare il percorso verso la destinazione marziana.
La missione ha segnato una svolta di fondamentale importanza nella conoscenza della geologia planetaria e nell'esplorazione del Pianeta Rosso. Il sito d'atterraggio situato all'interno del cratere Jezero, selezionato dai ricercatori per la presenza rilevata da orbita di un antico delta fluviale e di un bacino lacustre prosciugato, ha offerto un contesto di indagine ideale per comprendere ambienti passati potenzialmente favorevoli allo sviluppo della vita. Le analisi sul campo condotte sul fondo del cratere hanno riservato immediate novità scientifiche. Contrariamente alle ipotesi della vigilia, che prevedevano una dominanza di rocce sedimentarie depositate da antichi corsi d'acqua, le rilevazioni effettuate dal rover Perseverance hanno svelato che il basamento del cratere è composto prevalentemente da rocce ignee vulcaniche, formatisi tramite la cristallizzazione di magmi o attraverso antichi flussi lavici. Tali formazioni hanno successivamente subito processi di alterazione chimica dovuti al contatto prolungato con l'acqua liquida, dimostrando che l'area ha attraversato molteplici fasi acquose distinte nel corso della sua complessa storia geologica.
L'impiego coordinato degli spettrometri di bordo ha consentito di identificare la presenza di molecole organiche incastonati all'interno dei minerali e dei sedimenti del cratere. Sebbene la scoperta di tali composti a base di carbonio non costituisca una prova indiscutibile di un'antica attività biologica, dato che simili molecole possono essere create anche da processi geologici non biologici, la loro prolungata conservazione in ambienti rocciosi sottoposti ad alterazione idrotermale offre elementi conoscitivi essenziali sulla chimica organica marziana. In concomitanza con le analisi sul campo, il rover ha inaugurato la prima campagna sistematica di campionamento del suolo extraterrestre, trapanando carote rocciose di elevato interesse geologico e sigillandole all'interno di provette ermetiche in titanio ad altissima purezza, concepite per proteggere la materia da interferenze esterne in vista delle future missioni di recupero.
Oltre ai risultati strettamente geologici, la missione ha raggiunto traguardi di eccezionale rilievo tecnologico nell'ambito della sperimentazione ingegneristica spaziale. Il modulo dimostrativo dedicato alla produzione di risorse sul posto ha provato con successo la fattibilità dell'estrazione dell'anidride carbonica presente nella rarefatta atmosfera marziana, convertendola direttamente in ossigeno gassoso ad elevata purezza. Questo esperimento dimostra la fattibilità di generare ossigeno per il consumo umano e per l'impiego come comburente nei propulsori dei veicoli di ritorno, gettando le basi operative per il sostegno delle future esplorazioni con equipaggio umano.
Un contributo metodologico straordinario è arrivato dal piccolo elicottero Ingenuity, che ha coronato con successo la prima dimostrazione di volo propulso e controllato in un'atmosfera rarefatta con una densità pari a circa l'uno per cento di quella terrestre. Sviluppato come test ad alto rischio, il velivolo ha superato ogni aspettativa di durata e resistenza, effettuando numerose esplorazioni aeree per tracciare percorsi sicuri per il rover e analizzare pareti rocciose altrimenti inaccessibili. Infine, la registrazione diretta dei suoni marziani tramite i microfoni integrati ha consentito di studiare per la prima volta l'acustica planetaria, fornendo misurazioni inedite sulla velocità del suono e sulla propagazione delle onde sonore nell'atmosfera marziana.
