ในขณะที่ กำลังเขียนข้อเสนอสำหรับโครงการฟีนิกซ์ยานสำรวจดาวอังคารโอดิสซีได้ใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์รังสีแกมมาและพบสัญญาณเฉพาะของไฮโดรเจนในบางพื้นที่ของพื้นผิวดาวอังคารและแหล่งกำเนิดไฮโดรเจนที่เป็นไปได้เพียงแหล่งเดียวบนดาวอังคารก็คือน้ำในรูปของน้ำแข็งที่แช่แข็งอยู่ใต้พื้นผิว ดังนั้นภารกิจนี้จึงได้รับทุนสนับสนุนโดยคาดหวังว่าฟีนิกซ์จะพบน้ำแข็งบนที่ราบอาร์กติกของดาวอังคาร^{[ 19 ]}ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2546 นาซาได้เลือก ภารกิจ " ฟีนิกซ์ " ของมหาวิทยาลัยแอริโซนา สำหรับการปล่อยในปี พ.ศ. 2550 โดยหวังว่านี่จะเป็นภารกิจแรกในกลุ่ม ภารกิจสำรวจดาวอังคารขนาดเล็กและต้นทุนต่ำของหน่วยงาน^{[ 20 ]}การคัดเลือกนี้เป็นผลมาจากการแข่งขันอย่างเข้มข้นเป็นเวลาสองปีกับข้อเสนอจากสถาบันอื่นๆ รางวัลจากนาซาจำนวน 325 ล้านดอลลาร์สหรัฐนั้นมากกว่าทุนวิจัยเดี่ยวใดๆ ในประวัติศาสตร์ของมหาวิทยาลัยแอริโซนาถึงหกเท่า

ปีเตอร์ เอช. สมิธจากห้องปฏิบัติการดวงจันทร์และดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา ในฐานะหัวหน้าโครงการวิจัย พร้อมด้วยผู้ร่วมวิจัยอีก 24 คน ได้รับเลือกให้เป็นผู้นำภารกิจ ภารกิจนี้ตั้งชื่อตามนกฟีนิกซ์ซึ่งเป็นนกในตำนานที่เกิดใหม่ซ้ำแล้วซ้ำเล่าจากเถ้าถ่านของตนเอง ยานอวกาศ ฟีนิกซ์ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สร้างไว้ก่อนหน้านี้หลายชิ้น ยานลงจอดที่ใช้คือยานลงจอด Mars Surveyor 2001 ที่ได้รับการดัดแปลง (ถูกยกเลิกในปี 2000) พร้อมด้วยเครื่องมือหลายชิ้นจากทั้งภารกิจนั้นและภารกิจMars Polar Lander ที่ไม่ประสบความสำเร็จก่อนหน้านี้ ล็อกฮีด มาร์ตินซึ่งเป็นผู้สร้างยานลงจอด ได้เก็บรักษายานลงจอดที่เกือบเสร็จสมบูรณ์ไว้ในห้องปลอดเชื้อ ที่มีการควบคุมสภาพแวดล้อม ตั้งแต่ปี 2001 จนกระทั่งภารกิจได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากโครงการ NASA Scout ^{[ 21 ]}

โครงการฟีนิกซ์เป็นความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัย ศูนย์นาซา และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศมหาวิทยาลัยแอริโซนา เป็น ผู้รับผิดชอบด้าน อุปกรณ์วิทยาศาสตร์และการปฏิบัติงาน ห้องปฏิบัติการเจ็ทโพรพัลชันของนาซา ใน เมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนียบริหารจัดการโครงการและออกแบบและควบคุมภารกิจ บริษัทล็อกฮีดมาร์ตินสเปซซิสเต็มส์เป็นผู้สร้างและทดสอบยานอวกาศ และ องค์การอวกาศแคนาดาได้จัดหาสถานีตรวจวัดสภาพอากาศรวมถึงเซ็นเซอร์ตรวจวัดบรรยากาศแบบเลเซอร์ ที่ล้ำสมัย ^{[ 22 ]}สถาบันผู้ร่วมวิจัย ได้แก่Malin Space Science Systems (แคลิฟอร์เนีย), Max Planck Institute for Solar System Research (เยอรมนี), NASA Ames Research Center (แคลิฟอร์เนีย), NASA Johnson Space Center (เท็กซัส), MacDonald, Dettwiler and Associates (แคนาดา), Optech Incorporated (แคนาดา) , SETI Institute , Texas A&M University , Tufts University , University of Colorado , University of Copenhagen (เดนมาร์ก), University of Michigan , University of Neuchâtel (สวิตเซอร์แลนด์), University of Texas at Dallas , University of Washington , Washington University in St. LouisและYork University (แคนาดา) นักวิทยาศาสตร์จากImperial College LondonและUniversity of Bristolได้จัดหาฮาร์ดแวร์สำหรับภารกิจและเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ดำเนินการสถานีกล้องจุลทรรศน์^{[ 23 ]}

เมื่อวันที่ 2 มิถุนายน พ.ศ. 2548 หลังจากการตรวจสอบความคืบหน้าในการวางแผนและการออกแบบเบื้องต้นของโครงการอย่างละเอียดถี่ถ้วน NASA ได้อนุมัติให้ภารกิจดำเนินการตามแผน^{[ 24 ]}วัตถุประสงค์ของการตรวจสอบคือเพื่อยืนยันความเชื่อมั่นของ NASA ในภารกิจ

เปิดตัวครั้งใหญ่

670 กก. (1,480 ปอนด์)ประกอบด้วย ยานลงจอด, แอโรเชลล์ (เปลือกหลังและแผ่นกันความร้อน), ร่มชูชีพ, ระยะการเดินทาง^{[ 1 ]}  

แลนเดอร์ แมสซาชูเซตส์

350 กก. (770 ปอนด์)  

ขนาดของยานลงจอด

เมื่อกาง แผงโซลาร์เซลล์ ออกแล้ว ยาน จะมีความยาวประมาณ5.5 เมตร (18 ฟุต) ส่วน ดาดฟ้าสำหรับปฏิบัติงานวิทยาศาสตร์มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ1.5 เมตร (4.9 ฟุต) และมี ความสูงจากพื้นถึงยอดเสา MET ประมาณ2.2 เมตร (7.2 ฟุต)      

การสื่อสาร

ย่านความถี่ Xตลอดช่วงการเดินทางของภารกิจและสำหรับการสื่อสารเบื้องต้นหลังจากแยกตัวออกจากขั้นที่สามของยานปล่อย ลิงก์ UHF จะถูกส่งต่อผ่านยานโคจรดาวอังคารในช่วงการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ การลงจอด และขณะปฏิบัติการบนพื้นผิวของดาวอังคาร ระบบ UHF บนฟีนิกซ์เข้า กันได้กับความสามารถในการส่งต่อสัญญาณของยาน Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiterของ NASA และยาน Mars Expressขององค์การอวกาศยุโรปการเชื่อมต่อใช้โปรโตคอลProximity-1 ^{[ 25 ]}

พลัง

พลังงานสำหรับช่วงการเดินทางถูกสร้างขึ้นโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์แกลเลียม อาร์เซไนด์ รูปสิบเหลี่ยม สอง ^แผง (พื้นที่รวม3.1 ตร.ม. (33 ตร. ^ฟุต) ) ที่ติดตั้งไว้กับส่วนการเดินทาง และสำหรับยานลงจอด จะใช้แผงโซลาร์เซลล์แกลเลียมอาร์เซไนด์สองแผง (พื้นที่รวม7.0 ตร.ม. (75 ตร^{. ฟุต}) ) ที่กางออกจากยานลงจอดหลังจากลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคาร NiH2 ที่มีความจุ 16 A· h ^{[ 26 ]}    

ระบบลงจอดประกอบด้วย ระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ RAD6000สำหรับสั่งการยานอวกาศและจัดการข้อมูล^{[ 27 ]}ส่วนอื่นๆ ของยานลงจอด ได้แก่ ระบบไฟฟ้าที่มีแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ ระบบนำทางเพื่อลงจอดยานอวกาศ เครื่องยนต์ ไฮดราซีนแบบโมโน โพรเพลแลนต์ขนาด 4.4 N (1.0 lbf)และ22 N (5.0 lbf) จำนวน 8 เครื่องที่สร้างโดยAerojet -Redmond Operations สำหรับช่วงการเดินทาง เครื่องยนต์ขับดันไฮดราซีนแบบโมโนโพรเพลแลนต์ขนาด 302 N (68.0 lbf) จำนวน 12 เครื่องของ Aerojet เพื่อลงจอดฟีนิกซ์องค์ประกอบทางกลและโครงสร้าง และระบบทำความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่ายานอวกาศจะไม่เย็นเกินไป      

แขนหุ่นยนต์ได้รับการออกแบบให้ยืดออกได้2.35 เมตร (7.7 ฟุต)จากฐานบนยานลงจอด และมีความสามารถในการขุดลงไปได้ลึกถึง0.5 เมตร (1.6 ฟุต)ใต้พื้นผิวที่เป็นทราย มันเก็บตัวอย่างดินและน้ำแข็งซึ่งจะถูกวิเคราะห์โดยเครื่องมืออื่นๆ บนยานลงจอด แขนนี้ได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นสำหรับห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory โดยAlliance Spacesystems, LLC ^{[ 30 ]} (ปัจจุบันคือ Maxar Space Robotics, LLC) ในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย เครื่องมือขูดแบบหมุนได้ซึ่งตั้งอยู่ที่ส้นของพลั่วถูกใช้เพื่อตัดเข้าไปในชั้นดินเยือกแข็งถาวร เศษที่ตัดจากเครื่องมือขูดจะถูกดีดออกไปที่ส้นของพลั่วและถ่ายโอนไปยังด้านหน้าเพื่อส่งไปยังเครื่องมือต่างๆ เครื่องมือขูดนี้ได้รับการคิดค้นขึ้นที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory เครื่องมือขูดรุ่นที่ใช้ในการบินได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นโดย HoneyBee Robotics คำสั่งถูกส่งให้ใช้งานแขนกลในวันที่ 28 พฤษภาคม พ.ศ. 2551 โดยเริ่มจากการเลื่อนฝาครอบป้องกันออกไป ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นมาตรการป้องกันเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของดินบนดาวอังคารจากสิ่งมีชีวิตบนโลก กล้องแขนกล (RAC) ที่ติดอยู่กับแขนกลเหนือพลั่วสามารถถ่ายภาพสีเต็มรูปแบบของพื้นที่ได้ รวมถึงตรวจสอบตัวอย่างที่พลั่วเก็บมา และตรวจสอบเมล็ดพืชในพื้นที่ที่แขนกลเพิ่งขุด กล้องนี้ผลิตโดย^{มหาวิทยาลัย}แอริโซนาและสถาบันวิจัยระบบสุริยะแม็กซ์พลังค์ [ ^{31 ]}ประเทศเยอรมนี^{[ 32 ]}    

กล้อง Surface Stereo Imager (SSI) เป็นกล้องหลักบนยานลงจอด เป็นกล้องสเตอริโอที่อธิบายว่าเป็น "การอัพเกรดความละเอียดสูงกว่าของกล้องที่ใช้สำหรับMars PathfinderและMars Polar Lander " ^{[ 33 ]}กล้องนี้ถ่ายภาพสเตอริโอหลายภาพของอาร์กติกของดาวอังคาร และยังใช้ดวงอาทิตย์เป็นจุดอ้างอิงเพื่อวัดการบิดเบือนของชั้นบรรยากาศของดาวอังคารเนื่องจากฝุ่นละออง อากาศ และคุณลักษณะอื่นๆ กล้องนี้จัดหาโดยมหาวิทยาลัยแอริโซนาโดยความร่วมมือกับสถาบันวิจัยระบบสุริยะแม็กซ์พลังค์^{[ 34 ] [ 35 ]}

เครื่องวิเคราะห์ความร้อนและก๊าซที่เกิดขึ้น (TEGA) เป็นการผสมผสานระหว่างเตาเผาอุณหภูมิสูงกับเครื่องวัดแคลอรีมิเตอร์แบบสแกนเชิงอนุพันธ์และเครื่องวัดมวลสาร^{[ 36 ]}มันถูกใช้ในการอบตัวอย่างฝุ่นบนดาวอังคารและกำหนดองค์ประกอบของไอระเหยที่เกิดขึ้น มันมีเตาอบแปดเตา แต่ละเตามีขนาดประมาณปากกาลูกลื่นขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้หนึ่งตัวอย่างต่อเตา รวมเป็นแปดตัวอย่างแยกกัน สมาชิกในทีมวัดปริมาณไอน้ำและ ก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมา ปริมาณน้ำแข็งในตัวอย่าง และแร่ธาตุที่มีอยู่ซึ่งอาจก่อตัวขึ้นในช่วงสภาพภูมิอากาศที่ชื้นและอบอุ่นกว่าในอดีต เครื่องมือนี้ยังวัดสารระเหยอินทรีย์เช่นมีเทนได้ถึง 10 ส่วนต่อพันล้าน TEGA ถูกสร้างขึ้นโดยมหาวิทยาลัยแอริโซนาและมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ดัลลัส [ ^{37 ] ดิน}ถูกส่งไปยัง TEGA โดยแขนหุ่นยนต์และที่ตักของยานลงจอด^{[ 38 ]}

เมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม พ.ศ. 2551 (sol 4 ) การทดสอบทางไฟฟ้าบ่งชี้ว่ามีไฟฟ้าลัดวงจรเป็นระยะใน TEGA ^{[ 39 ]}ซึ่งเป็นผลมาจากความผิดพลาดในไส้หลอดหนึ่งในสองเส้นที่ทำหน้าที่ทำให้สารระเหยแตกตัวเป็นไอออน^{[ 40 ]} NASA แก้ไขปัญหาโดยการตั้งค่าไส้หลอดสำรองเป็นไส้หลอดหลักและในทางกลับกัน^{[ 41 ]}

ในช่วงต้นเดือนมิถุนายน ความพยายามครั้งแรกที่จะนำดินเข้าไปใน TEGA ไม่ประสบความสำเร็จ เนื่องจากดูเหมือนว่าดินจะ "จับตัวเป็นก้อน" เกินไปสำหรับตะแกรง^{[ 42 ] [ 43 ]} ในวันที่ 11 มิถุนายน เตาอบแรกจากทั้งหมดแปดเตาถูกเติมด้วยตัวอย่างดิน หลังจากพยายามหลายครั้งเพื่อให้ตัวอย่างดินผ่านตะแกรงของ TEGA ^{[ 44 ]}ในวันที่ 17 มิถุนายน มีการประกาศว่าไม่พบน้ำในตัวอย่างนี้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากตัวอย่างถูกสัมผัสกับบรรยากาศเป็นเวลาหลายวันก่อนที่จะเข้าเตาอบ น้ำแข็งที่อาจมีอยู่ในตอนแรกอาจสูญเสียไปเนื่องจากการระเหิด

กล้องถ่ายภาพขณะลงจอดบนดาวอังคาร (MARDI) มีจุดประสงค์เพื่อถ่ายภาพบริเวณที่ลงจอดในช่วงสามนาทีสุดท้ายของการลงจอด ตามแผนเดิม กล้องจะเริ่มถ่ายภาพหลังจากที่เปลือกหุ้มยานแยกตัวออกไปแล้ว ซึ่งอยู่เหนือพื้นดินของดาวอังคาร ประมาณ 8 กิโลเมตร (5 ไมล์)  

ก่อนการปล่อยยาน การทดสอบยานอวกาศที่ประกอบเสร็จแล้วพบปัญหาความเสียหายของข้อมูลที่อาจเกิดขึ้นกับการ์ดอินเทอร์เฟซที่ออกแบบมาเพื่อส่งข้อมูลภาพ MARDI รวมถึงข้อมูลจากส่วนต่างๆ ของยานอวกาศ ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นนี้อาจเกิดขึ้นได้หากการ์ดอินเทอร์เฟซได้รับภาพ MARDI ในช่วงวิกฤตของการลงจอดครั้งสุดท้ายของยานอวกาศ ซึ่งในขณะนั้นข้อมูลจากหน่วยวัดความเฉื่อย ของยานอวกาศ อาจสูญหายไป ข้อมูลนี้มีความสำคัญต่อการควบคุมการลงจอดและลงสู่พื้นโลก จึงถือว่านี่เป็นความเสี่ยงที่ยอมรับไม่ได้ และตัดสินใจที่จะไม่ใช้ MARDI ในระหว่างภารกิจ^{[ 45 ]}เนื่องจากพบข้อบกพร่องช้าเกินไปที่จะซ่อมแซม กล้องจึงยังคงติดตั้งอยู่บนฟีนิกซ์แต่ไม่ได้ใช้ถ่ายภาพ และไม่ได้ใช้ไมโครโฟนในตัวด้วย^{[ 46 ]}

ภาพจาก MARDI มีจุดประสงค์เพื่อช่วยระบุตำแหน่งที่ยานลงจอดได้อย่างแม่นยำ และอาจช่วยค้นหาเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นไปได้ นอกจากนี้ยังใช้เพื่อศึกษาว่าพื้นที่ที่ยานลงจอดนั้นเป็นลักษณะทั่วไปของภูมิประเทศโดยรอบหรือไม่ MARDI สร้างโดยMalin Space Science Systems ^{[ 47 ]}โดยจะใช้พลังงานเพียง 3 วัตต์ในระหว่างกระบวนการถ่ายภาพ ซึ่งน้อยกว่ากล้องอวกาศอื่นๆ ส่วนใหญ่ เดิมทีได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อทำหน้าที่เดียวกันใน ภารกิจ ยานลงจอด Mars Surveyor 2001หลังจากที่ภารกิจนั้นถูกยกเลิก MARDI ก็ถูกเก็บไว้ในคลังเป็นเวลาหลายปีจนกระทั่งถูกนำไปใช้งานบนยานลงจอดPhoenix

เครื่องวิเคราะห์กล้องจุลทรรศน์ เคมีไฟฟ้า และการนำไฟฟ้า (MECA) เป็นชุดอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับ ภารกิจยาน ลงจอด Mars Surveyor 2001 ที่ถูกยกเลิก ประกอบด้วย ห้อง ปฏิบัติการเคมีเปียก (WCL) กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอลและ แบบแรงอะตอม และหัววัดการนำความร้อนและไฟฟ้า^{[ 48 ]}ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory เป็นผู้สร้าง MECA กลุ่มบริษัทสวิสที่นำโดยมหาวิทยาลัย Neuchatelเป็นผู้จัดหากล้องจุลทรรศน์แบบแรงอะตอม^{[ 49 ]}

โดยใช้ MECA นักวิจัยได้ตรวจสอบอนุภาคดินที่มีขนาดเล็กถึง 16 μmนอกจากนี้ พวกเขายังพยายามกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของไอออนที่ละลายน้ำได้ในดิน พวกเขายังวัดค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนของอนุภาคดินโดยใช้โพรบที่แขนหุ่นยนต์ตัก^{[ 50 ]}

ห้องปฏิบัติการเคมีเปียก (WCL)

The wet chemistry lab (WCL) sensor assembly and leaching solution were designed and built by Thermo Fisher Scientific.^[53] The WCL actuator assembly was designed and built by Starsys Research in Boulder, Colorado. Tufts University developed the reagent pellets, barium ISE, and ASV electrodes, and performed the preflight characterization of the sensor array.^[54]

The robotic arm scooped up some soil and put it in one of four wet chemistry lab cells, where water was added, and, while stirring, an array of electrochemical sensors measured a dozen dissolved ions such as sodium, magnesium, calcium, and sulfate that leached out from the soil into the water. This provided information on the biological compatibility of the soil, both for possible indigenous microbes and for possible future Earth visitors.^[55]

All of the four wet chemistry labs were identical, each containing 26 chemical sensors and a temperature sensor. The polymer Ion Selective Electrodes (ISE) were able to determine the concentration of ions by measuring the change in electric potential across their ion-selective membranes as a function of concentration.^[56] Two gas sensing electrodes for oxygen and carbon dioxide worked on the same principle but with gas-permeable membranes. A gold micro-electrode array was used for the cyclic voltammetry and anodic stripping voltammetry. Cyclic voltammetry is a method to study ions by applying a waveform of varying potential and measuring the current–voltage curve. Anodic stripping voltammetry first deposits the metal ions onto the gold electrode with an applied potential. After the potential is reversed, the current is measured while the metals are stripped off the electrode.

Thermal and Electrical Conductivity Probe (TECP)

The MECA contains a Thermal and Electrical Conductivity Probe (TECP).^[50] The TECP, designed by Decagon Devices,^[50] has four probes that made the following measurements: Martian soil temperature, relative humidity, thermal conductivity, electrical conductivity, dielectric permittivity, wind speed, and atmospheric temperature.

โพรบสามในสี่ตัวมีองค์ประกอบความร้อนขนาดเล็กและเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอยู่ภายใน โพรบตัวหนึ่งใช้องค์ประกอบความร้อนภายในเพื่อส่งพัลส์ความร้อน บันทึกเวลาที่ส่งพัลส์ และตรวจสอบอัตราที่ความร้อนกระจายออกไปจากโพรบ เข็มที่อยู่ติดกันจะตรวจจับเมื่อพัลส์ความร้อนมาถึง ความเร็วที่ความร้อนเดินทางออกจากโพรบ รวมถึงความเร็วที่ความร้อนเดินทางระหว่างโพรบ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดค่าการนำความร้อน ความร้อนจำเพาะ (ความสามารถของเรโกไลท์ในการนำความร้อนเมื่อเทียบกับความสามารถในการเก็บความร้อน) และการแพร่กระจายความร้อน (ความเร็วที่การรบกวนทางความร้อนแพร่กระจายในดิน) ^{[ 57 ]}

หัววัดยังวัดค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าและค่าการนำไฟฟ้าซึ่งสามารถใช้คำนวณความชื้นและความเค็มของชั้นดินได้ เข็มที่ 1 และ 2 ทำงานร่วมกันเพื่อวัดเกลือในชั้นดิน ให้ความร้อนแก่ดินเพื่อวัดคุณสมบัติทางความร้อน (ค่าการนำความร้อน ความร้อนจำเพาะ และการแพร่กระจายความร้อน) ของชั้นดิน และวัดอุณหภูมิของดิน เข็มที่ 3 และ 4 วัดปริมาณน้ำในชั้นดิน เข็มที่ 4 เป็นเทอร์โมมิเตอร์อ้างอิงสำหรับเข็มที่ 1 และ 2 ^{[ ​​57 ]}

เซ็นเซอร์ความชื้น TECP เป็นเซ็นเซอร์ความชื้นสัมพัทธ์ ดังนั้นจึงต้องเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิเพื่อวัดความชื้นสัมบูรณ์ ทั้งเซ็นเซอร์ความชื้นสัมพัทธ์และเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะติดอยู่กับแผงวงจรของ TECP โดยตรง ดังนั้นจึงถือว่ามีอุณหภูมิเท่ากัน^{[ 57 ]}

สถานีอุตุนิยมวิทยา (MET) บันทึกสภาพอากาศประจำวันของดาวอังคารในระหว่างภารกิจฟีนิกซ์สถานีนี้ติดตั้งอุปกรณ์วัดลมและเซ็นเซอร์วัดความดันและอุณหภูมิ นอกจากนี้ MET ยังมี อุปกรณ์ ไลดาร์ (การตรวจจับและวัดระยะด้วยแสง) สำหรับเก็บตัวอย่างอนุภาคฝุ่นในอากาศ สถานีนี้ได้รับการออกแบบในแคนาดาโดยOptechและMDAโดยได้รับการสนับสนุนจากองค์การอวกาศแคนาดา ทีมงานที่นำโดย ศาสตราจารย์ Diane Michelangeliแห่งมหาวิทยาลัย York ^{[ 58 ] [ 59 ]} ในตอนแรก จนกระทั่งเธอเสียชีวิตในปี 2007 เมื่อศาสตราจารย์ James Whiteway เข้ามารับช่วงต่อ^{[ 60 ]}ได้ดูแลการดำเนินงานทางวิทยาศาสตร์ของสถานี ทีมงานของมหาวิทยาลัย York ประกอบด้วยสมาชิกจากมหาวิทยาลัย Alberta , มหาวิทยาลัย Aarhus (เดนมาร์ก), ^{[ 61 ]}มหาวิทยาลัย Dalhousie , ^{[ 62 ]}สถาบันอุตุนิยมวิทยาฟินแลนด์ , ^{[ 63 ]} Optechและสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาของแคนาดาบริษัท MacDonald Dettwiler and Associates (MDA) ผู้ผลิต Canadarmแห่ง Richmond, BC เป็นผู้สร้าง MET ^{[ 64 ]}

ความเร็วลมพื้นผิว ความดัน และอุณหภูมิได้รับการตรวจสอบตลอดภารกิจ (จากเซ็นเซอร์วัดความเร็วลม ความดัน และอุณหภูมิ) และแสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการของบรรยากาศตามเวลา เพื่อวัดปริมาณฝุ่นและน้ำแข็งที่เข้าสู่บรรยากาศ จึงได้ใช้เครื่องมือไลดาร์ ไลดาร์รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของชั้นบรรยากาศระดับล่าง ที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา โดยตรวจสอบการกระจายตัวในแนวดิ่งของฝุ่น น้ำแข็ง หมอก และเมฆในบรรยากาศบริเวณนั้น

มีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ( เทอร์โมคัปเปิล ) สามตัวติดตั้งอยู่ บนเสาแนวตั้งสูง 1 เมตร (3.3 ฟุต) (แสดงในตำแหน่งพับเก็บ) ที่ความสูงประมาณ250, 500 และ 1,000 มิลลิเมตร (9.8, 19.7 และ 39.4 นิ้ว)เหนือพื้นดาดฟ้าของยานลงจอด เซ็นเซอร์เหล่านี้อ้างอิงกับการวัดอุณหภูมิสัมบูรณ์ที่ฐานของเสา เซ็นเซอร์วัดความดันที่สร้างโดยสถาบันอุตุนิยมวิทยาฟินแลนด์ตั้งอยู่ในกล่องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับบรรทุกสัมภาระ ซึ่งวางอยู่บนพื้นผิวดาดฟ้า และเป็นที่เก็บอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการเก็บข้อมูลของอุปกรณ์ MET เซ็นเซอร์วัดความดันและอุณหภูมิเริ่มทำงานในวันที่ 0 ของภารกิจ (26 พฤษภาคม 2551) และทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยสุ่มตัวอย่างทุกๆ 2 วินาที      

เครื่องมือ Telltale (ด้านขวา) เป็นเครื่องมือร่วมระหว่างแคนาดาและเดนมาร์ก ซึ่งให้ค่าประมาณคร่าวๆ ของความเร็วและทิศทางลม ความเร็วจะวัดจากปริมาณการเบี่ยงเบนจากแนวดิ่งที่สังเกตได้ ในขณะที่ทิศทางลมจะวัดจากทิศทางการเบี่ยงเบนนั้น กระจกที่อยู่ใต้เครื่องมือ Telltale และเครื่องหมายสอบเทียบ ("กากบาท") ด้านบน (เมื่อมองผ่านกระจก) ถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัด สามารถใช้กล้องSSIหรือRACในการวัดได้ แต่โดยทั่วไปจะใช้กล้อง SSI การสังเกตการณ์เป็นระยะทั้งกลางวันและกลางคืนช่วยให้เข้าใจความแปรปรวนของลมในแต่ละวัน ณ จุดลงจอดของ ยาน ฟีนิกซ์ ได้ดียิ่งขึ้น

ความเร็วลมมีตั้งแต่11 ถึง 58 กม./ชม. (6.8 ถึง 36.0 ไมล์/ชม.)ความเร็วเฉลี่ยปกติคือ36 กม./ชม . (22 ไมล์/ชม.) ^{[ 65 ]}    

ระบบไลดาร์ที่ชี้ขึ้นในแนวดิ่งสามารถตรวจจับการกระเจิงย้อนกลับ ได้หลายประเภท (เช่นการกระเจิงแบบเรย์ลีและการกระเจิงแบบมี ) โดยความล่าช้าระหว่างการสร้างพัลส์เลเซอร์และการสะท้อนกลับของแสงที่กระเจิงโดยอนุภาคในชั้นบรรยากาศจะเป็นตัวกำหนดระดับความสูงที่เกิดการกระเจิง ข้อมูลเพิ่มเติมได้มาจากแสงที่กระเจิงย้อนกลับที่ความยาวคลื่น (สี) ต่างกัน และ ระบบ ฟีนิกซ์ส่งผ่านทั้ง 532  นาโนเมตรและ 1064  นาโนเมตร การพึ่งพาความยาวคลื่นดังกล่าวอาจทำให้สามารถแยกแยะระหว่างน้ำแข็งและฝุ่นได้ และใช้เป็นตัวบ่งชี้ขนาดอนุภาคที่มีประสิทธิภาพ

เลเซอร์ ของPhoenix lidar เป็น เลเซอร์ Nd:YAG แบบ Q-switched พาส ซีฟที่มีความยาวคลื่นคู่ 1064 นาโนเมตรและ 532 นาโนเมตร ทำงานที่ความถี่ 100 เฮิรตซ์ โดยมีความกว้างพัลส์ 10 นาโนวินาที แสงที่กระเจิงจะถูกรับโดยตัวตรวจจับสองตัว (สีเขียวและ IR) และสัญญาณสีเขียวจะถูกรวบรวมทั้งในโหมดอนาล็อกและโหมดนับโฟตอน^{[ 66 ] [ 67 ]}   

ระบบไลดาร์ถูกใช้งานครั้งแรกในเวลาเที่ยงของวันที่ 29 พฤษภาคม 2551 (Sol 3) โดยบันทึกภาพชั้นบรรยากาศนอกโลกบนพื้นผิวเป็นครั้งแรก ภาพแรกนี้แสดงให้เห็นว่ามีฝุ่นผสมกันอย่างดีในชั้นบรรยากาศไม่กี่กิโลเมตรแรกของดาวอังคารซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศระดับพื้นผิวที่สังเกตได้จากการลดลงอย่างเห็นได้ชัดของสัญญาณการกระเจิง แผนภูมิเส้นชั้นความสูง (ด้านขวา) แสดงปริมาณฝุ่นเป็นฟังก์ชันของเวลาและความสูง โดยสีที่อบอุ่นกว่า (แดง ส้ม) แสดงถึงฝุ่นที่มากกว่า และสีที่เย็นกว่า (น้ำเงิน เขียว) แสดงถึงฝุ่นที่น้อยกว่า นอกจากนี้ยังมีผลกระทบจากอุปกรณ์ที่ทำให้เลเซอร์ร้อนขึ้น ทำให้ดูเหมือนว่าฝุ่นเพิ่มขึ้นตามเวลา สามารถสังเกตเห็นชั้นที่ความสูง3.5 กิโลเมตร (2.2 ไมล์)ในแผนภูมิ ซึ่งอาจเป็นฝุ่นส่วนเกิน หรือ—ซึ่งมีความเป็นไปได้น้อยกว่า เนื่องจากเวลาที่บันทึกภาพ—อาจเป็นเมฆน้ำแข็งที่ระดับความสูงต่ำ  

ภาพทางซ้ายแสดงให้เห็นเลเซอร์ไลดาร์ที่ทำงานอยู่บนพื้นผิวของดาวอังคาร ตามที่SSI สังเกตเห็น โดยมองตรงขึ้นไป ลำแสงเลเซอร์เป็นเส้นเกือบแนวตั้งอยู่ทางขวาของกึ่งกลาง สามารถมองเห็นฝุ่นด้านบนที่เคลื่อนที่อยู่ในพื้นหลัง รวมถึงฝุ่นที่ผ่านลำแสงเลเซอร์ในรูปของประกายแสงสว่าง^{[ 68 ]}ข้อเท็จจริงที่ว่าลำแสงดูเหมือนจะสิ้นสุดลงนั้นเป็นผลมาจากมุมที่SSIสังเกตเลเซอร์นั้นเล็กมาก—มันมองเห็นได้ไกลขึ้นไปตามเส้นทางของลำแสงมากกว่าที่จะมีฝุ่นสะท้อนแสงกลับลงมา

อุปกรณ์เลเซอร์ตรวจพบหิมะตกจากเมฆ ซึ่งไม่เคยมีการทราบมาก่อนการปฏิบัติภารกิจ^{[ 69 ]}นอกจากนี้ยังพบว่ามีเมฆซีรัสเกิดขึ้นในบริเวณนั้น^{[ 70 ]}

ยานฟีนิกซ์ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศด้วยจรวดเดลต้า II 7925

เมฆเรืองแสง ที่เกิดจาก ก๊าซไอเสียของยานปล่อยจรวด

ยานอวกาศ ฟีนิกซ์ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 4 สิงหาคม 2550 เวลา 5:26:34  น. ตาม เวลา EDT (09:26:34 น. ตามเวลา UTC ) โดย ใช้ยานปล่อย Delta II 7925 จากแท่นปล่อย 17-Aของฐานทัพอากาศเคปคานาเวรัล การปล่อยเป็นไปตามปกติโดยไม่มีความผิดปกติใดๆ ยานลงจอด ฟีนิกซ์ถูกวางไว้ในวิถีโคจรที่มีความแม่นยำสูงมาก จนกระทั่งการจุดระเบิดเพื่อแก้ไขวิถีโคจรครั้งแรก ซึ่งดำเนินการเมื่อวันที่ 10 สิงหาคม 2550 เวลา 7:30  น. ตามเวลา EDT (11:30 น. ตามเวลา UTC) มีความเร็วเพียง 18  เมตร/วินาที การปล่อยยานเกิดขึ้นในช่วงเวลาปล่อยยานระหว่างวันที่ 3 สิงหาคม 2550 ถึง 24 สิงหาคม 2550 เนื่องจากช่วงเวลาปล่อยยานที่จำกัด การปล่อยยานดอว์น (เดิมกำหนดไว้สำหรับวันที่ 7 กรกฎาคม) ที่กำหนดใหม่จึงต้องปล่อยหลังจากฟีนิกซ์ในเดือนกันยายน จรวด Delta II ได้รับเลือกเนื่องจากประวัติการปล่อยที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งรวมถึงการปล่อยยานสำรวจดาวอังคารSpiritและOpportunity ในปี 2546 และยาน Mars Pathfinderในปี 2539 ^{[ 71 ]}

เมฆเรืองแสงกลางคืนถูกสร้างขึ้นโดยก๊าซไอเสียจากจรวด Delta II 7925 ที่ใช้ในการปล่อยฟีนิกซ์[ ^{72 ] สี}ในเมฆเกิดจากเอฟเฟกต์คล้ายปริซึมของอนุภาคน้ำแข็งที่มีอยู่ในเส้นทางไอเสีย

ภาพบน: ยาน สำรวจดาวอังคาร Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ถ่ายภาพยานฟีนิกซ์ (มุมล่างซ้าย) ในแนวสายตาไปยังปล่องภูเขาไฟไฮม์ดาลที่ มีความกว้าง 10 กิโลเมตร (จริงๆ แล้วยานอยู่ ห่างจากปล่องภูเขาไฟ 20 กิโลเมตร) (ซ้าย) ยานฟีนิกซ์ ถูกถ่ายภาพโดย MRO ขณะห้อย ตัวอยู่บนร่มชูชีพระหว่างการลงจอดผ่านชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร (ขวา) ภาพล่าง: จุดลงจอด ของยานฟีนิกซ์ใกล้ขั้วโลกเหนือ (ซ้าย); ภาพจาก MRO ของยานฟีนิกซ์บนพื้นผิวของดาวอังคาร ดูภาพขนาดใหญ่ขึ้นที่แสดงร่มชูชีพ/เปลือกหุ้มด้านหลัง และแผ่นกันความร้อน (ขวา)

ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory ได้ทำการปรับวงโคจรของดาวเทียมที่ใช้งานอยู่สองดวงรอบดาวอังคาร ได้แก่Mars Reconnaissance Orbiterและ Mars Odyssey และองค์การอวกาศยุโรปก็ได้ปรับวงโคจรของ ยานอวกาศ Mars Express ในทำนองเดียวกัน เพื่อให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมในวันที่ 25 พฤษภาคม 2551 เพื่อสังเกตการณ์Phoenixขณะที่มันเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและลงจอดบนพื้นผิว ข้อมูลนี้ช่วยให้นักออกแบบปรับปรุงยานลงจอดในอนาคต^{[ 73 ]}พื้นที่ลงจอดที่คาดการณ์ไว้เป็นรูปวงรีขนาด100 คูณ 20 กม. (62 คูณ 12 ไมล์)ครอบคลุมภูมิประเทศที่ได้รับการตั้งชื่ออย่างไม่เป็นทางการว่า " Green Valley " ^{[ 74 ]}และมีน้ำแข็งหนาแน่นที่สุดนอกขั้วโลก  

ยานฟีนิกซ์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารด้วยความเร็วเกือบ21,000 กม./ชม. (13,000 ไมล์/ชม.)และภายใน 7 นาที ความเร็วก็ลดลงเหลือ8 กม./ชม. (5.0 ไมล์/ชม.)ก่อนที่จะลงจอดบนพื้นผิว การยืนยันการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้รับในเวลา 16:46 น. PDT (23:46 UTC ) สัญญาณวิทยุที่ได้รับในเวลา 16:53:44 น. PDT ^{[ 75 ]}ยืนยันว่ายานฟีนิกซ์รอดพ้นจากการลงจอดที่ยากลำบากและลงจอดได้สำเร็จเมื่อ 15 นาทีก่อนหน้านี้ จึงเสร็จสิ้นการเดินทาง 680 ล้านกม. (422 ล้านไมล์) จากโลก^{[ 76 ]}      

ด้วยเหตุผลที่ไม่ทราบสาเหตุ ร่มชูชีพถูกกางช้ากว่าที่คาดไว้ประมาณ 7 วินาที ทำให้ตำแหน่งลงจอดอยู่ห่างออกไปทางทิศตะวันออกประมาณ25–28 กิโลเมตร (16–17 ไมล์)ใกล้กับขอบของวงรีลงจอดที่คาดการณ์ไว้ 99% กล้อง High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) ของยาน Mars Reconnaissance Orbiterถ่ายภาพยานPhoenixที่ห้อยลงมาจากร่มชูชีพระหว่างการลงจอดผ่านชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร นี่ถือเป็นครั้งแรกที่ยานอวกาศลำหนึ่งถ่ายภาพยานอวกาศอีกลำหนึ่งขณะลงจอดบนดาวเคราะห์^{[ 77 ] [ 78 ]} (ดวงจันทร์ไม่ใช่ดาวเคราะห์ แต่เป็นดาวบริวาร ) กล้องตัวเดียวกันนี้ยังถ่ายภาพยานPhoenixบนพื้นผิวด้วยความละเอียดเพียงพอที่จะแยกแยะยานลงจอดและแผงเซลล์แสงอาทิตย์สองแผงได้ เจ้าหน้าที่ควบคุมภาคพื้นดินใช้ ข้อมูลการติดตาม แบบดอปเปลอร์จากยาน OdysseyและMars Reconnaissance Orbiterเพื่อกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำของยานลงจอดเป็น68.218830°N 234.250778° E ^{[ 79 ] [ 80 ]}  68°13′08″N234°15′03″E / / 68.218830; 234.250778

ยานฟีนิกซ์ลงจอดในหุบเขาเขียวแห่งวาสตีตัสโบเรียลิสเมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2551 ^{[ 81 ]}ในช่วงปลายฤดูใบไม้ผลิของซีกโลกเหนือของดาวอังคาร ( L =76.73) ซึ่งดวงอาทิตย์ส่องแสงบนแผงโซลาร์เซลล์ของยานตลอดทั้งวันของดาวอังคาร^{[ 82 ]}เมื่อถึงวันครีษมายันของซีกโลกเหนือของดาวอังคาร (25 มิถุนายน พ.ศ. 2551) ดวงอาทิตย์ปรากฏที่ระดับความสูงสูงสุด 47.0 องศา ยานฟีนิกซ์ประสบกับพระอาทิตย์ตกครั้งแรกในช่วงต้นเดือนกันยายน พ.ศ. 2551 ^{[ 82 ]}

ยานลงจอดลงบนพื้นผิวเรียบ โดยยานลงจอดรายงานว่าเอียงเพียง 0.3 องศา ก่อนลงจอด ยานได้ใช้เครื่องยนต์ขับดันเพื่อปรับแผงโซลาร์เซลล์ให้หันไปทางทิศตะวันออก-ตะวันตก เพื่อเพิ่มการผลิตพลังงานให้สูงสุด ยานลงจอดรอ 15 นาทีก่อนที่จะเปิดแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อให้ฝุ่นละอองตกลงมา ภาพแรกจากยานลงจอดเผยแพร่เมื่อเวลาประมาณ 19:00  น. PDT (26 พฤษภาคม 2551 02:00 UTC) ^{[ 83 ]}ภาพแสดงให้เห็นพื้นผิวที่เต็มไปด้วยก้อนกรวดและมีร่องเล็กๆ เป็นรูปหลายเหลี่ยมขนาดประมาณ5 เมตร (16 ฟุต)และ สูง 10 เซนติเมตร (3.9 นิ้ว)โดยไม่มีหินขนาดใหญ่และเนินเขาตามที่คาดไว้    

เช่นเดียวกับ ยานอวกาศไวกิ้งในยุคปี 1970 ฟีนิกซ์ใช้จรวดย้อนกลับสำหรับการลงจอดครั้งสุดท้าย^{[ 84 ]}การทดลองที่ดำเนินการโดยนิลตัน เรนโน ผู้ร่วมวิจัยภารกิจจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน และนักศึกษาของเขาได้ตรวจสอบว่าจะมีฝุ่นบนพื้นผิวมากแค่ไหนเมื่อลงจอด^{[ 85 ]}นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยทัฟส์ นำโดยแซม คูนาเวส ผู้ร่วมวิจัย ได้ทำการทดลองเชิงลึกเพิ่มเติมเพื่อระบุขอบเขตของการปนเปื้อนแอมโมเนียจากเชื้อเพลิงไฮดราซีนและผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อการทดลองทางเคมี ในปี 2007 รายงานต่อสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันโดยศาสตราจารย์เดิร์ก ชูลเซ-มาคุช จาก มหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตัน ชี้ให้เห็นว่าดาวอังคารอาจมี สิ่งมีชีวิตที่ ใช้ เปอร์ออกไซด์เป็น พื้นฐาน ซึ่ง ยานลง จอดไวกิ้งไม่สามารถตรวจพบได้เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีที่ไม่คาดคิด^{[ 86 ]}สมมติฐานนี้ถูกเสนอขึ้นนานหลังจากที่ไม่สามารถทำการ ปรับเปลี่ยนใดๆ กับ ฟีนิกซ์ ได้ คริส แมคเคย์ นักชีววิทยาอวกาศของนาซา หนึ่งในนักวิจัยภารกิจฟีนิกซ์กล่าวว่า รายงานดังกล่าว "กระตุ้นความสนใจของเขา" และจะหาวิธีทดสอบสมมติฐานด้วยเครื่องมือของฟีนิกซ์ ต่อไป

ยานลงจอดที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานได้นานกว่าภารกิจหลักสามเดือนถึงสองเดือน ยานลงจอดได้รับการออกแบบให้ใช้งานได้ 90 วัน และได้ทำงานต่อเนื่องมาตั้งแต่สิ้นสุดภารกิจหลักอย่างประสบความสำเร็จในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2551 ^{[ 8 ] [ 104 ]}ในวันที่ 28 ตุลาคม พ.ศ. 2551 (sol 152 ) ยานลงจอดเข้าสู่โหมดปลอดภัยเนื่องจากข้อจำกัดด้านพลังงานอันเนื่องมาจากปริมาณแสงแดดที่ส่องถึงยานลงจอดไม่เพียงพอ^{[ 105 ]}ซึ่งเป็นไปตามที่คาดไว้ในช่วงเวลานี้ของปี จึงได้ตัดสินใจปิดฮีตเตอร์ทั้งสี่ตัวที่ใช้รักษาอุณหภูมิของอุปกรณ์ และเมื่อนำยานลงจอดกลับจากโหมดปลอดภัยแล้ว ได้มีการส่งคำสั่งให้ปิดฮีตเตอร์สองตัวแทนที่จะเป็นเพียงตัวเดียวตามที่วางแผนไว้ในตอนแรก ฮีตเตอร์เหล่านี้ให้ความร้อนแก่แขนหุ่นยนต์ เครื่องมือ TEGA และหน่วยดอกไม้ไฟบนยานลงจอดซึ่งไม่ได้ใช้งานตั้งแต่ลงจอด ดังนั้นเครื่องมือทั้งสามนี้จึงถูกปิดใช้งานด้วย

เมื่อวันที่ 10 พฤศจิกายน ศูนย์ควบคุมภารกิจฟีนิกซ์รายงานการสูญเสียการติดต่อกับ ยานลงจอด ฟีนิกซ์สัญญาณสุดท้ายที่ได้รับคือเมื่อวันที่ 2 พฤศจิกายน^{[ 106 ]}การสิ้นสุดของยานเกิดขึ้นเนื่องจากพายุฝุ่นที่ลดการผลิตพลังงานลงไปอีก^{[ 107 ]}แม้ว่าภารกิจของยานอวกาศจะสิ้นสุดลงแล้ว แต่การวิเคราะห์ข้อมูลจากเครื่องมือต่างๆ ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น

การศึกษาในปี 2025 พบ แบคทีเรียสายพันธุ์ เอ็กซ์ตรีโมไฟล์ ใหม่ 26 สายพันธุ์ในห้องปลอดเชื้อที่ใช้ในการสร้างยานลงจอดฟีนิกซ์ เป็นไปได้ว่าแบคทีเรียบางสายพันธุ์เหล่านี้สามารถอยู่รอดได้ในอวกาศ^{[ 137 ] [ 138 ]}