Vzhůru k Marsu! (Program letu)

Pathfinder byl dokončen v lednu 1996, takže 1. února 1996 byl definitivně zkompletován. Během února byla sonda uložena do svého lůžka a tepelného štítu. V březnu byla z tzv. "čistého stanu" převezena do osmimetrového simulátoru pro závěrečnou sérii testů stabilizace rotací, akustických a tepelných vlastností a pro zkoušky elektrických obvodů a pyrotechniky. 13. srpna byla z JPL do KSC na Floridě převezena sonda Pathfinder, 24. srpna ji následoval Sojourner. Během září proběhly autonomní prověrky sondy i roveru, kolem 25. září byla dokončena instalace airbagu a 5. října byla hotová rovněž instalace všech mechanismů lopatek, takže bylo možné umístit na jednu z nich rover. Dramatické okamžiky nastaly 12. až 13. října, kdy bylo nutno urychleně vyměnit náhodně poškozený detektor rychlosti větru přístroje ASI/MET. 16. října byla sonda zakryta tepelným štítem, 21. října se uskutečnilo vyvažování a 22.října byla sonda spojena s přeletovým úsekem. 4. listopadu byly naplněny hydrazinové nádrže. 21. listopadu byla sonda, spojená již se třetím stupněm nosné rakety dopravena v kontejneru na rampu. V den plánovaného startu přešla přes Floridu studená fronta a start bylo nutno odložit na 3. prosince, avšak v T-100 s byl start odložen o jeden den den pro výpadek obou pozemních počítačů řízení prvního stupně.
Startovní okno trvalo od 2. prosince 1996 do 3. ledna 1997. Meziplanetární let trval sedm měsíců (sonda urazila 500 milionů km, vzdálenost v době příletu k Marsu 203 milionů kilometrů). Počáteční heliocentrická rychlost 33,516 km/s, příletová 21,29 km/s.
 

Start nosne rakety Delta se sondou Pathfinder 4. prosince 1996
 
Podrobný skutečný průběh letu:
 
Tabulka korekcí meziplanetární dráhy MP
 
manévr  datum plánovaná změna
TCM-1 10. 1.  3.40-5.10 plán 33,3 m/s (pův. 3.1., max. 75 m/s)
    zážeh 2 z 8 motorů
Skutečná změna rychl. 30,091 m/s, tj. o 3,6% nižší, než se předpokládalo, přesnost směru 0,1°
TCM-2  3. 2. 23.00 (297 s) axiální plán 2,08 m/s
. . 4. 2. 00.52 (2 impulsy) podélná změna
. . axiální je 1,598 m/s, tj. o 0,6% vyšší
. . boční je 0,102 m/s, tj. o 1,0% vyšší
TCM-3 6. 5. 0,432 m/s
TCM-4 25. 6. 0,018 m/s
TCM-5 4. 7. (L-12 nebo 6 h) 0,2 až 2,0 m/s

Úkolem TCM 1 je opravit nepřesnosti z navedení na meziplanetární dráhu a změna kursu proti poslednímu stupni rakety, který není sterilizovaný a nesmí zasáhnout Mars s pravděpodobností 1:10000. Úkolem TCM-2 je doladění nepřesností TCM 1 a navedení na dráhu, po níž by sonda s jistotou minula Mars (součást tzv. planetární karantény). Cílem TCM 3 je jemná korekce tak, aby sonda dosáhla při vstupu do Marsovy atmosféry potřebného koridoru. TCM 4 má tuto dráhu doladit - pokud bude dostatečně přesná, odpadne TCM 5.
 
 
Snimky cilove oblasti Pathfinderu z Hubblova kosmickeho dalekohleduCílová oblast přistání

Pro přistání na Marsu byla s několikaročním předstihem vybrána oblast pánve Ares Vallis (střed rozptylové elipsy o rozměrech 100x200 km má souřadnice 19,5° s. š., 32,8° z. d.), asi 850 km od Vikingu 1. Primárním důvodem byl technický požadavek umístit sondu do místa s aerografickou šířkou nejvýše 20° severně od rovníku tak, aby bylo zajištěno dostatečné osvětlení slunečních baterií. V době přistání bylo Slunce nad 15° s. š. Závažným kritériem byla geologická zajímavost: pánev je velmi starou oblastí s dávným řečištěm, vlévajícím se do Cryse Planitia.
Při výběru bylo uvažováno ještě o několika náhradních oblastech, dobře dokumentovaných na snímcích z orbitálních modulů sond Viking: tmavé vysočině s návětrnými usazeminami Oxia Palus, dávno vyschlé říční deltě Maja Valles a o něco jižněji položenou vysočinou Maja.
Aktuální informace o Ares Vallis byly získávány pomocí HST. První záběry byly pořízeny v únoru 1995 s rozlišením 20 km a další v říjnu 1996 s rozlišením 60 km/pixel (úhlový průměr kotoučku Marsu byl v té době jen 4,9"). Ke snímkování se využíval WFPC2 (Wide Field Planetary Camera) s deseti filtry v rozsahu vlnových délek 218 až 1042 nm, v několika případech byl do pozorování zapojen rovněž FOS (Faint Object Spectrograph).
 
 
Plánovaný průběh přistání

Třicet dní před přistáním byla plánována poslední závěrečná prověrka všech systémů, dvacet čtyři hodin před příletem závěrečná orientace sondy. Přistání sondy se mělo uskutečnit 4. července 1997 přímo z příletové dráhy. Pravděpodobnost, že na povrch dopadne rychlostí větší než 300 m/s byla jen 1:10 000. Nejprve se ve vzdálenosti 10000 až 8500 km od planety (L-34min) při rychlosti 6100 m/s měl oddělit meziplanetární úsek. Sestupový manévr měl začít kolem 16.52 UT vstupem do atmosféry pod úhlem 14,2° ve výšce 130 km (L-4 min) při rychlosti 7600 m/s. V průběhu celého sestupu byla prováděna základní měření, zapisovaná do palubní paměti. Před nadměrným ohřevem sondu chránil tepelný aerodynamický štít. K největšímu přetížení 30 G došlo ve výšce asi 30 kilometrů, maximální aerodynamické namáhání dosáhlo 660 N/m2. Během 128 sekund se rychlost sestupu snižovala na zhruba 400 m/s, při níž se ve výšce 11 až 6 kilometrů na povel akcelerometru rozevíral padák. Asi dvacet sekund poté se měl oddělit aerodynamický štít.
V L-80 sekund se ve výšce 7-4 kilometrů při rychlosti 95-65 m/s oddělil přistávací modul sondy, který zůstává viset na závěsu dlouhém asi třicet metrů. V atmosféře 100krát řidší než u Země padák zpomaluje rychlost na 75-60 m/s ve výšce jeden a půl kilometru nad povrchem, kde se v L-32 s zapojil radarový výškoměr. V L-8 s se ve výšce kolem 250 metrů při rychlosti 60 - 50 m/s nafoukly během jediné sekundy polštáře airbagu. Ve výšce padesát metrů nad povrchem se v L-4 s zažehly tři raketové motory, které měly sondu téměř zastavit tak, aby z této výšky již padala pouze volným pádem. Hned poté se asi patnáct metrů nad povrchem oddělil padák. V L-2 s se přerušil závěs sondy, která (obklopená airbagem) dopadla v L=0 s na povrch rychlostí menší než 15 metrů za sekundu. Jako plážový míč po povrchu mohl několikrát poskočit do výšky přes deset metrů, než se zcela zastavil. Nebylo vyloučeno, že se bude chvíli kutálet ze svahu, avšak kdyby se do jedenácti minut nezastavil, začaly by se čtyři polštáře pozvolna vypouštět. Po přistání se airbagy odhazují stranou a do dvou hodin vyprazdňují.
Pathfinder měl fungovat po dobu nejméně 30 solů, tj. marťanských dní (nejvíce napilno měl mít první tři soly), avšak nevylučovalo se, že by mohl vydržet podstatně déle - snad až do září 1998. S hlavní aktivitou se počítalo pouze v denní době, tj. do 17 hodin, po západu Země měla být prováděna jen periodická meteorologická měření. V noci byl režim přepínán na minimální spotřebu. Přenos dat na Zemi byl plánován dvakrát za sol vždy po hodině: obvykle mezi 9-11 h a 12-14 h. V dopoledních hodinách byl rovněž rychlostí 250 bit/s uskutečňován přenos povelů ze Země na sondu.
Sojourner měl být v provozu každý sol od 7.30 do 16.30 (v noci jen kontrola technického stavu), avšak pro pohybovou aktivitu bylo vyhrazeno pouze rozmezí 10 až 14 h. Po každé jízdě měly být získané informace přeneseny do hlavního počítače Pathfinderu. Vozítko mělo pracovat aspoň sedm solů, během nichž se z bezpečnostních důvodů nemělo vzdálit na více než deset metrů, avšak technici nevylučovali, že se podaří udržet ho v chodu po celý jeden měsíc.