Mars 2001 Odyssey ist ein im April 2001 gestartetes Raumschiff zur Langzeituntersuchung des Wetters, der Zusammensetzung und der Bedingungen der Marsoberfläche aus dem Orbit heraus. Ähnlich wie Mars Global Surveyor, der bereits seit 1998 diese Aufgabe wahrnimmt, ist Odyssey ausgestattet mit hochauflösenden Kameras für die photographische Erfassung der Marsoberfläche. Darüberhinaus beinhaltet seine technische Ausrüstung als Neuerung gegenüber früheren Missionen ein Thermal Emission Imaging System (THEMIS), also eine Infrarotkamera, die reflektierte Wärmestrahlung in sichtbare Bilder umsetzen kann. Die Suche nach Wasser sowie die Analyse der Chemie und der Zusammensetzung der Marsoberfläche runden die Aufgaben von Mars 2001 Odyssey ab.

Eine ebenfalls sehr wichtige Aufgabe nimmt Odyssey zusammen mit Mars Global Surveyor wahr: beide Raumschiffe sind Funk-Relaisstationen für die in nächster Zukunft stattfindenden Orbital- und Landeoperationen, so für die beiden Mars Exploration Rover-Missionen im Jahre 2003/2004 und auch für den europäischen Mars Express Ende 2003.

Erstmals wurde der Start mit einer mitgeführten Kamera von Bord des Raumschiffes aus gefilmt. Es ist ein eindrucksvolles Dokument aus einer nicht alltäglichen Position heraus aufgenommen.

Odyssey lag auf einem Type 1-Kurs zum Mars, d.h. auf einer Bahn, die weniger als 180 Grad um die Sonne herumführt und die schnellstmögliche Verbindung zum Mars ist. Nach zwei Kurskorrekturen, 30 und 90 Tage nach dem Start und drei weiteren Korrekturen 40 Tage, 7 Tage und 7 Stunden vor Ankunft im Marsorbit, erreichte das Raumschiff seine vorausberechnete Orbit-Insertionsposition. Das folgende Bild fasst die einzelnen Phasen des Fluges schematisch zusammen:

Odyssey umkreist den Mars genau wie sein Vorgänger Mars Global Surveyor den Mars auf einer sonnensynchronen, zirkularen, polaren Umlaufbahn, in die das Raumschiff nach dem ursprünglichen Einschwenken in die elliptische Mars-Umlaufbahn durch Aerobreaking, also Bremsen mittels Luftreibung beim Durchqueren der oberen Atmosphärebereiche des Mars, gebracht worden ist. Es wurde mit dem gleichen Verfahren erreicht, wie es seinerseits zum ersten Mal bei Mars Global Surveyor ausprobiert worden ist. Für Interessierte ist hier die englische Originalseite der NASA zum Aerobraking.

Die wissenschaftliche Mission begann 90 Tage nach dem Einschwenken in den sonnensynchronen Orbit, d.h. in eine Umlaufbahn mit 93.1 Grad Inklination (nahezu von Pol zu Pol) mit einer Periodendauern von unter 2 Stunden, bei der sich der Mars etwa alle 2 Tage komplett unter dem Orbiter hindurchdreht und somit die komplette Marsoberfläche ohne weitere Kursanpassungen alle 2 Marstage vollständig im Sichtfeld liegt.

In dieser schematischen Darstellung sieht man, wo sich Odyssey gerade befindet.

Die folgende Tabelle fasst die zeitlichen Abläufe des Fluges und seine Endphase zusammen: