HRSC (High Resolution Stereo Camera) – это телевизионная камера высокого разрешения. Изображение получается по одной координате за счет движения спутника по орбите, а по другой – при помощи проекции на фотоприемные кремниевые CCD-линейки. В фокальной плоскости имеется 9 таких линеек по 5184 пикселей в каждой. Линейки покрыты светофильтрами. При высоте 270 км размер пикселя соответствует 12 м, а ширина линейки соответствует 52 км. Стандартный размер изображения по другой координате – 300 км. Кроме того, имеется канал SRC – сверхвысокого разрешения: 2.3 м на пиксель при размере изображения 2.3х2.3 км. Получение изображений в этом канале приобрело особую актуальность в связи с открытием узких «оврагов», свидетельствующих о геологически недавних (а может быть, и современных) поступлениях жидкой воды на поверхность Марса. Канала SRC не было в камере, сделанной ранее для «Марса-96». Полная масса камеры около 20 кг. Она разработана и изготовлена немецким Институтом космического приборостроения и планетных исследований (DLR-Institut fur Weltraumsensorik and Planetenerkundung) в Берлине.
    MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding) – длинноволновый радар для подповерхностного зондирования. Он работает в диапазоне 1.2–5.5 МГц. Глубина проникновения составляет до 5 км. Он смог обнаружить лед (вечную мерзлоту) на этих глубинах, определить толщину полярных шапок. Эти исследования весьма актуальны с точки зрения проблемы истории и современной роли воды на Марсе. Они проводились в ночное время суток, когда ионосфера не мешала прохождению радиоволн. В дневное время этот прибор зондировал ионосферу. Исследования Марса при помощи длинноволнового радара проводились впервые. Длина антенн – 40 м, полная масса прибора – 12 кг. Прибор разработан и изготовлен итальянским университетом La Sapienze (Рим) при участии Лаборатории реактивного движения (Пасадена, США); за прибор в целом отвечают итальянцы.
    Оптические и ИК-спектрометры OMEGA, PFS и SPICAM. Все вместе они охватывают очень широкий участок спектра – от 0.12 до 40 мкм. В некоторых случаях диапазоны приборов частично перекрываются, но остаются различия по спектральному и/или пространственному разрешению, полям зрения и направлению визирования. Картирующий спектрометр OMEGA (диапазон 0.4–5.2 мкм) частично перекрывается по области спектра с PFS (диапазон 1.2–40 мкм), но в зоне перекрытия они имеют разное разрешение по пространству и по спектру. Для минералогического картирования (OMEGA) пространственное разрешение важнее, чем спектральное, а для вертикального зондирования атмосферы (PFS), наоборот, важнее спектральное. Невозможно сделать прибор, удовлетворяющий одновременно обоим требованиям. OMEGA и PFS предназначены для измерения излучения планеты при визировании приблизительно в надир. SPICAM тоже выполняет часть задач при визировании в надир, но основная его цель – это зондирование атмосферы путем наблюдения спектров Солнца и звезд вблизи лимба планеты (метод оптического просвечивания). При этом оптическая толщина атмосферы примерно в 25 раз больше, и, кроме того, можно получать вертикальный разрез атмосферы, измеряя спектры при разной высоте луча зрения над лимбом.
    Сокращенное обозначение OMEGA – это первые буквы полного французского названия эксперимента: Observatoire pur la Mineralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activite – Обсерватория для минералогии, [поисков] воды, льдов и активности. Его предшественником был франко-советский эксперимент ИСМ миссии «Фобос», в котором было получено около 40000 спектров отражения поверхности в экваториальной области Марса. Среди полос поглощения минералов особенно резко выделяется деталь на длине волны около 3 мкм. В состав прибора OMEGA входят два измерительных спектральных канала – видимый и ИК, сканирующее устройство СУ, электронные подсистемы и система охлаждения. Видимый канал (VNIR) – это дифракционный спектрометр с вогнутой голографической решеткой. Его спектральный диапазон 0.4–1.05 мкм, спектральное разрешение – 5 нм, поле зрения – 8.8°, пространственное разрешение в перицентре – 0.1 км. Фотоприемник – ПЗС-матрица (384х288 элементов).
    Инфракрасный канал (SWIR) – это сдвоенный дифракционный спектрометр с плоскими голографическими решетками. Спектральные поддиапазоны – 1.0–2.77 (IR-1) и 2.65–5.2 мкм (IR-2), спектральное разрешение – 15 и 25 мкм соответственно, пространственное разрешение в перицентре – 0.3 км. Спектры проецируются на фотоприемные линейки InSb по 128 элементов в каждой. Их рабочая температура 80 К, она обеспечивается бортовым микрохолодильником Джоуля-Томсона. Размеры приемных элементов 90х12 мкм. Полная масса прибора – 23.5 кг. ИК-канал OMEGA разработал и изготовил французский Институт космической астрофизики (IAS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Universite Paris XI), видимый канал – итальянский Институт физики межпланетной среды (IFSI – Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario), сканирующее устройство – ИКИ РАН. За интеграцию и поставку отвечал IAS.
    PFS – это сокращение от полного названия Planetary Fourier Spectrometer – планетный фурье-спектрометр. Он представляет собой комбинацию двух фурье-спектрометров, объединенных в одном блоке. Один из них – коротковолновый (КВК) – охватывает диапазон 1.2–5 мкм, второй – длинноволновый (ДВК) – диапазон 6–40 мкм. Приемник КВК – фотосопротивление PbSe, охлаждаемое (пассивно) до 200 К. Приемник ДВК – пироэлектрический. Спектральное разрешение – 1.4 см-1, поле зрения – около 20 км вблизи перицентра. Полная масса – 31 кг. Каждое прохождение перицентра PFS может получать несколько сот спектров вдоль подспутниковой зоны. На ночной стороне данные будет получать только ДВК, на дневной также и КВК. По каждому спектру, полученному ДВК, определяется вертикальный профиль температуры в атмосфере от поверхности до 50–60 км. Другие данные – это содержание в атмосфере водяного пара, СО, оптическая толщина и состав облаков.
    Фурье-спектрометры, соответствующие по диапазону ДВК, ранее уже работали на орбитах вокруг Марса (Mariner 9, Mars Global Surveyor). Ожидается, что одновременные измерения в ДВК и КВК значительно расширят возможности исследований. На входе прибора имеется поворотное плоское зеркало, которое по командам направляет прибор либо на планету, либо в космос, либо на калибровочные источники. Прибор разработан и изготовлен упомянутым выше итальянским институтом IFSI в кооперации с несколькими итальянскими университетами и научными учреждениями пяти других стран, включая российский ИКИ. Вообще говоря, такой прибор для исследования атмосферы и поверхности Марса был предложен именно в ИКИ, еще в 1987 г. Потом он «оброс» международной кооперацией и стал на 90% итальянским – так сложилась «послеперестроечная» жизнь.
    УФ-канал – дифракционный спектрометр с вогнутой голографической решеткой на диапазон 118–320 нм. Спектральное разрешение – 0.55 нм. Такое сочетание обеспечивает очень высокую чувствительность. УФ-канал предназначен для измерений вертикальных профилей атмосферы Марса методом звездного просвечивания (распределение плотности по высоте до высоты 130 км). Эти сведения критически важны для проектирования будущих миссий с аэродинамическим торможением. ИК-канал SPICAM совершенно необычен, подобная техника в космических исследованиях применяется впервые. Это акусто-оптический спектрометр (АОС). Сердцем его является кристалл, внутри которого возбуждены ультразвуковые колебания. На создаваемых ими волнах уплотнения и разрежения происходит дифракция анализируемого света. При соответствующем подборе параметров прибора кристалл пропускает свет в узкой спектральной полосе, длина волны которой зависит от частоты колебаний. А она управляется радиочастотным генератором и меняется при его перестройке. АОС – это спектральный аппарат без движущихся частей, и весьма компактный. То и другое очень важно для космических применений. ИК-канал SPICAM обеспечивает такие же возможности для измерения содержания водяного пара в атмосфере, какие имел спектрометр MAWD на АМС Viking, а весит в 20 раз меньше. Спектральный диапазон АОС – 1.0–1.7 мкм, спектральное разрешение – 0.5–1.2 нм. Приемник – InGaAs PIN фотодиод. ИК-канал разработан и изготовлен в России, за него отвечает ИКИ РАН. Исследования атмосферы Марса. Масса SPICAM – 5 кг.
    ASPERA-3 (Analyzer of Space Plasmas and EneRgetic Atoms) предназначен для исследования процессов взаимодействия солнечного ветра с атмосферой планеты и характеристик плазмы и энергичных нейтральных атомов в окрестностях планеты. Эти исследования нужны, чтобы понять, как сильно межпланетные плазма и электромагнитные поля влияют на эволюцию атмосферы. В состав прибора входят три измерительных канала – два для регистрации нейтральных атомов (NPI и NPD) и один (EIS) для электронов и ионов. Они будут работать в диапазонах 0.1–60, 0.1–10 и 0.001–20 кэВ соответственно. Полная масса прибора – 6 кг. Предшественниками этого эксперимента являются измерения характеристик околомарсианской плазмы на советских АМС «Марс-3», «Марс-5» и «Фобос-2». Кооперация включает 12 институтов, головным является Институт космической физики (Швеция), он отвечает за интеграцию и поставку прибора на аппарат.