Als am 30.07.2020 um 11:50 UTC die Atlas V Mod. 541 Rakete mit dem neuesten Mars-Rover an Bord von Cape Canaveral abhob, lagen einige Wochen der Ungewißheit hinter den am Projekt Beteiligten. Dabei war nicht immer sicher gewesen, daß die Mars 2020 Mission auch tatsächlich das günstige Startfenster des Jahres 2020 würde nützen können. Ursprünglich hatte die NASA den Start für den 17.07.2020 geplant. Doch zunächst sorgte eine Reihe kleinerer Probleme für Verzögerungen bei der Nutzlastvorbereitung. So verspätete sich die Montage der Trägerrakete aufgrund von Problemen mit einem Hallenkran in der Vertical Integration Facility. Neuer angestrebter Termin war der 20.07.2020. Doch dann mußte auch noch eine Situation geklärt werden, die möglicherweise zu einer Kontamination des Rovers geführt hatte. Bis dahin konnte die Nutzlastverkleidung nicht über die Nutzlast geschoben werden. Die Pannenserie riß nicht ab und ließ den Zeitpuffer immer weiter schrumpfen. Daher stellte die NASA neue Bahnberechnungen an und kam dabei immerhin zu der Erkenntnis, daß ein Start entgegen der ursprünglichen Annahme, daß sich das Startfensters am 05.08.2020 schloß, auch noch am 11.08., ja sogar am 15.08.2020 möglich wäre. So weit mußte die NASA dann zum Glück nicht gehen. Das Problem mit einem LOX-Sensor, der am 22.06.2020 bei einem Wet Dress Rehearsal fehlerhafte Werte geliefert hatte, ließ sich rechtzeitig lösen. Und so konnte der rechnerisch früheste Termin nach Abschluß aller Vorbereitungsarbeiten, der 30.07.2020, tatsächlich genutzt werden. Die Atlas V funktionierte auch diesmal wieder fehlerfrei und brachte die Sonde auf Kurs. Allerdings zeigten schon die ersten Telemetriedaten, daß die Mars 2020 Sonde in den Sicherheitsmodus gegangen war. Im Erdschatten war die Differenz zwischen Innen– und Außentemperatur des Temperaturregelungssystems vorübergehend größer als der voreingestellte Grenzwert geworden. Die Möglichkeit eines solchen Ereignisses hatten die Missionsplaner allerdings bereits einkalkuliert. Obwohl jedoch die Hardware der Mars 2020 Mission viele Gemeinsamkeiten zum MSL Unternehmen hatte, gab es genau für diese Situation keine Daten aus dem Jahr 2011. Denn damals hatte der Flug nicht durch den Erdschatten geführt. Dennoch war die Situation rasch bereinigt.
Die Mars 2020 Mission basierte auf dem kaum veränderten Sondendesign des Mars Science Laboratory. Auch der mitgeführte Rover „Perseverance“ entsprach weitgehend dem seit August 2012 auf dem Mars aktiven „Curiosity“. Allerdings gab es Unterschiede und Weiterentwicklungen hinsichtlich der wissenschaftlichen Instrumentierung. Absolutes Neuland betrat die NASA mit dem Mars Helicopter „Ingenuity“. Die solarbetriebene Drohne sollte mit ihren Kameras u.a. als Pfadfinder für den Rover fungieren. Angesichts der sehr dünnen Marsatmosphäre stellte ihr Einsatz eine besondere Herausforderung dar.
Die Landung unter Einsatz des SkyCrane Verfahrens war für den 18.02.2021 im Jezero Krater auf der Nordhalbkugel des Mars geplant. Der Meteoritenkrater von 49 km Durchmesser war als vor Milliarden Jahren wassergefüllt identifiziert worden. Aufnahmen zeigten ein System von Zuflüssen sowie mindestens einen Abfluß. Die dortigen Ablagerungen ließen großflächige Ebenen entstehen. Ein solches früheres Delta war nun das Ziel. Direkt aus dem Anflug ging die Mars 2020 Sonde am 18.02.2021 in den Landeanflug über. Das Manöver war bereits in der Software hinterlegt, eine nochmalige Erkundung des Landegebietes nicht vorgesehen. Die Landung des „Perseverance“ Rovers unter Einsatz des „Sky Crane“ Verfahrens erfolgte am 18.02.2021 um 20:55 UTC. Nach dem Aussetzen der „Ingenuity“ Drohne am 03.04.2021 dauerte es noch bis zum 19.04.2021, bis diese ihren sensationellen ersten Flug in der dünnen Atmosphäre des Mars unternahm. Seitdem entwickelte sich zwischen Rover und Drohne ein immer besser aufeinander abgestimmtes Wechselspiel, bei dem „Ingenuity“ wiederholt die Rolle des Pfadfinders für „Perseverance“ übernahm und den Nutzen des Konzepts eindrücklich unter Beweis stellte. Dabei übertraf die Drohne die kühnsten Erwartungen hinsichtlich Flughöhe und –distanz. Von der Gesamt-Nutzungsdauer ganz zu schweigen.