Mars Express auf der Fregat-Oberstufe montiert

Die Sojus-Fregat ist 42,50 m lang, besitzt eine Startmasse von 303 t und kann 1,15 t Nutzlast zum Mars befördern. Als Treibstoffe der 1. bis 3. Stufe dienen Flüssigsauerstoff sowie Kerosin. Bei der Fregat-Oberstufe (4. Stufe) verwendet man zwei Stoffe, die sich bei Vermischung selbst entzünden: Stickstofftetroxid sowie unsymmetrisches Dimethylhydrazin (UDMH).
Die Triebwerke der 1. und 2. Stufe werden zusammen gezündet. Nach 1:58 min wird die ausgebrannte 1. Stufe abgetrennt. Ihr folgen die Nutzlastverkleidung (3:07 min), die 2. Stufe (4:47 min) sowie die 3. Stufe (8:47 min). Um die Raumsonde auf eine Erdumlaufbahn zu bringen, wird die Fregat-Oberstufe nach 9:49 min das erste Mal gezündet. Bei ihrer zweiten Zündung nach 1:17:47 erfolgt dann der endgültige Einschuss in die interplanetare Flugbahn zum Roten Planeten. Danach beginnt für das ESOC-Team die arbeitsreiche LEOP-Phase (Launch and Early Orbit Phase), in der Mars Express Schritt für Schritt in Betrieb genommen, die Bahnparameter exakt bestimmt und die Lage der Sonde im Raum geregelt wird.
Sollten unerwartet Probleme auftreten, so bietet das bis zum 21. Juni gehende Startfenster verschiedene Ausweichmöglichkeiten. "Eine Startverzögerung würde dennoch keinerlei zeitliche Auswirkungen auf die Ankunftszeit am Mars haben", versichert Mike McKay, "wir werden die sowieso notwendigen Bahnkorrekturen bis zum Abbremsen in die Marsumlaufbahn mit dem bordeigenen 400-Newton-Triebwerk dann so berechnen, dass Mars Express pünktlich am 25. Dezember ankommt. Aber auch hierbei besteht noch Spielraum. Es könnte im Endergebnis auch der zweite Weihnachtsfeiertag sein."

Nach einer Reisezeit von sechs Monaten und einer Wegstrecke von 250 Mill. km soll Mars Express also am 25./26. Dezember 2003 in eine Umlaufbahn um den Roten Planeten einschwenken. Europas erster künstlicher Marssatellit wird dann mindestens ein Marsjahr lang – das entspricht zwei Erdjahren – den Planeten auf einer stark elliptischen polaren Umlaufbahn zwischen 250 und 11 560 km umkreisen und dabei eine Vielzahl von wissenschaftlichen Untersuchungen vornehmen. Für einen Umlauf benötigt die Sonde 7,5 Stunden. Das Hauptinteresse gilt dabei einer hochauflösenden Kartierung der Marsoberfläche, der Suche nach Wasser und Lebensspuren sowie der Gewinnung von Erkenntnissen über den Mars, die Rückschlüsse auf Entwicklungsvorgänge der Erde ermöglichen. Beide Planeten scheinen zu Beginn ihrer Entwicklung ähnliche Prozesse durchlaufen zu haben, wobei der Mars dann irgendwie „stecken blieb“. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Mars-Zeitreise einzigartige Einblicke in die Frühzeit unseres blauen Planeten, beispielsweise in die Paläo-Klimatologie.