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La mission Phoenix (sonde spatiale) s'inscrit dans la stratégie de la NASA qui vise à faire de l'eau l'élément central de l'exploration robotique de Mars (following water). Cette mission se différencie et complète celle des deux astromobiles MER qui sont encore en activité sur Mars. Spirit et Opportunity étudient également le passé aquatique de Mars mais en explorant les roches, les cratères, les monticules de matières rocheuses et autres petites collines autres autour de leur site d'atterrissage.

Phoenix est un atterrisseur (lander) qui se posera sur Mars à proximité de la calotte polaire Nord, dans la région de Vastitas Borealis où de vastes stocks de glace ont été détectés juste au-dessous de la surface (68° de latitude nord et 233° de longitude est). Il s'agit d'une plaine, apparemment dépourvue de blocs rocheux (ce que souhaite la NASA pour un atterrissage sans problème) et dont la température avoisine les –100 °C.

Phoenix reprend les composantes déjà réalisées de la sonde Mars Surveyor dont le programme avait été annulé en 2001 suite à l'échec de la mission Mars Polar Lander, d'où le nom Phoenix en référence à l'oiseau fabuleux qui pouvait renaître de ses cendres. La durée de la mission est estimée à 10 mois.