Der Orbiter nach der Trennung von Beagle2

Derweil fliegt umfliegt der Orbiter den Roten Planeten. Mars Express ist mit sieben wissenschaftlichen Instrumenten ausgerüstet, die die Atmosphäre, die Oberfläche sowie die Schichten im Untergrund mit einer nie zuvor erreichten Genauigkeit erkunden. Die Mission realisiert einen einzigartigen Wissenschaftsmix, die weder durch aktuelle noch durch zukünftige US-Marsmissionen abgedeckt wird.
So gründlich ist seit den Viking-Missionen noch nie nach Leben auf dem Roten Planeten geforscht worden: Während der NASA-Orbiter Mars Odyssee die Oberfläche des Roten Planeten nur bis zu einer Tiefe von etwa einem Meter sondieren kann, ist Mars Express mit dem weltweit bislang einzigen Gerät bestückt, das vom Orbit aus die Struktur des Marsbodens bis zu einer Tiefe von etwa fünf Kilometern zu analysieren vermag. MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding) arbeitet dabei wie ein Radargerät: Es sendet Signale aus, die von der Oberfläche und den darunter liegenden Bodenschichten reflektiert werden. Die zurückgeworfenen Echos lassen genaue Rückschlüsse über Beschaffenheit und Zusammensetzung der oberen Marskruste sowie über die Verteilung von Grundwasser und Eis zu. Das MARSIS-Radar wurde speziell für die Suche nach Wasser und Eis im Marsboden konstruiert. Denn wo Wasser ist, könnten Spuren von Leben zu finden sein.
Ähnliche Ziele – aber mit einem anderen Ansatz – werden mit dem hochauflösenden Infrarot-Spektrometer OMEGA verfolgt. Es dient der vollständigen mineralogischen Gesteinskartierung der Marsoberfläche. Erstmals sollen Informationen über die Zusammensetzung sowie die Verteilung mineralischer Verbindungen von der gesamten Marsoberfläche erbracht werden. Auch geht es um den Nachweis bestimmter Karbonate, die sich nur in Verbindung mit Wasser gebildet haben können. Ein derartiger Nachweis würde Rückschlüsse auf Wasservorkommen zulassen.
Das deutsche Mars Radio Science Experiment MARS setzt für seine Untersuchungen den Bordsender ein, arbeitet mit Frequenzänderungen und nutzt den Dopplereffekt aus. Auf diese Art und Weise lassen sich Informationen über Dichte, Druck und Temperatur der Atmosphäre, das Schwerefeld des Planeten sowie über den Sonnenwind gewinnen.
Drei der sieben Instrumente – ASPERA, PFS und SPICAM – sollen Erkenntnisse über die Zusammensetzung der heutigen und dem Verlust der einstigen Atmosphäre, der globalen Strömungen sowie die Wechselwirkungen des Sonnenwinds mit der Marsatmosphäre liefern.

Kernstück der Nutzlast und zugleich technisches Highlight ist die vom DLR-Institut für Weltraumsensorik und Planetenerkundung in Berlin-Adlershof entwickelte und bei Astrium in Friedrichshafen gebaute hochauflösende Stereokamera HRSC. Aus dieser Marskamera entstand für irdische Zwecke die Flugzeugkamera HRSC-AX.
Mit der High Resolution Stereo Camera (HRSC) wird es möglich sein, die Oberfläche des Roten Planeten mit sehr hoher Genauigkeit in neun Spektralbereichen von 440 nm (blau) bis 970 nm (nahes Infrarot) aufzunehmen und räumlich wiederzugeben, was weit reichende Schlüsse über die Beschaffenheit des Bodens ermöglicht. Ein weiteres Ziel ist die Beobachtung der beiden Marsmonde, Deimos und Phobos, sowie die globale hochauflösende Erfassung der Marsoberfläche unter verschiedensten Aspekten der Kartierung, Topographie, Photogeologie, Morphologie und Mineralogie mit einem Auflösungsvermögen zwischen 10 bis 100 m. Im so genannten Lupen-Modus (Super Resolution Channel, SRC) werden sogar Gegenstände mit etwa 2 m Größe sichtbar. Dabei wird die Anzahl der Aufnahmen letztendlich nicht durch die Kamera, sondern durch die Übertragungsmöglichkeiten zur Erde begrenzt. Das Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (I.P.F.) der TU Wien hat hierbei die Aufgabe übernommen, die enorme Datenmenge von 2 Terrabyte effizient online zu verwalten und sowohl den kooperierenden Forschern und Forscherinnen die Daten zur Verfügung zu stellen als auch der Öffentlichkeit neue Mars-Einblicke zu gewähren.