I centri di controllo della missione ricevono la telemetria dal pianeta rosso mentre la configurazione operativa affronta lo snodo decisivo. Il veicolo principale, denominato ExoMars Trace Gas Orbiter, si trova alla distanza critica dalla superficie marziana dopo il viaggio interplanetario iniziato a Baikonur. La sequenza automatica di manovra prevede l'accensione del propulsore principale per rallentare il modulo e consentirne la cattura gravitazionale. Gli ingegneri coordinano le operazioni monitorando la rete di antenne per lo spazio profondo, in attesa della conferma del radiofaro. In contemporanea, il modulo dimostrativo di ingresso e discesa, battezzato Schiaparelli, affronta la penetrazione nell'atmosfera superiore dopo essersi separato dal veicolo madre nei giorni precedenti.
Il giorno 19 ottobre 2016 rappresenta il momento culminante della manovra di inserimento orbitale. I computer di bordo eseguono il programma di orientamento vettoriale per allineare l'ugello di spinta contro il vettore di avanzamento. L'accensione del motore principale si protrae per una durata calcolata di 139 minuti, un intervallo prolungato e delicato durante il quale la sonda deve dissipare una quantità di energia cinetica sufficiente a catturare la rotta attorno al pianeta. Durante la fase centrale della spinta, la traiettoria porta il veicolo dietro il disco marziano, provocando la temporanea perdita del segnale radio diretto con le stazioni a terra. L'attesa nella sala di controllo di Darmstadt rimane carica di tensione operativa, mentre i sistemi automatici gestiscono la manovra in totale autonomia senza possibilità di intervento umano in tempo reale.
Mentre l'orbitatore completa la propria accensione in ombra radio, il modulo Schiaparelli affronta la sequenza di rientro atmosferico. Lo scudo termico assorbe l'attrito iniziale, poi viene spiegato il paracadute supersonico per rallentare la caduta. La telemetria inviata in tempo reale al veicolo madre evidenzia un'anomalia nella piattaforma di misurazione inerziale, che registra un valore di saturazione imprevisto. L'errore di calcolo induce il computer di bordo a stimare un'altitudine negativa, provocando il distacco anticipato del paracadute e l'accensione dei retrorazzi per un periodo infinitesimo. Nonostante l'impatto finale del modulo dimostrativo sulla superficie, i dati ingegneristici della discesa vengono trasmessi integralmente e ricevuti con successo dalle sonde in ascolto.
All'uscita dall'occultazione radio, il segnale della sonda principale riappare sui monitor di controllo, confermando che il propulsore si è spento al momento previsto e che la cattura gravitazionale è avvenuta con successo. Il veicolo si trova ora su un'orbita ellittica altamente eccentrica, pronto a iniziare le verifiche dei sistemi e la lunga transizione verso la quota scientifica finale. Le squadre di terra avviano il controllo dello stato di salute degli strumenti scientifici e della piattaforma, verificando che la memoria di bordo abbia registrato sia le coordinate di rotta sia la totalità dei pacchetti dati inviati da Schiaparelli durante il rientro. L'operazione di inserimento si chiude con il raggiungimento della stabilità strutturale ed elettrica della sonda, consolidando la presenza del veicolo nell'ambiente marziano.
Il completamento della fase di aerofrenaggio e il posizionamento sull'orbita scientifica finale hanno permesso alla missione di inaugurare una stagione di scoperte di primario rilievo per la fisica atmosferica e la planetologia marziana. Gli strumenti di bordo, sviluppati attraverso la collaborazione tra agenzie spaziali internazionali, hanno analizzato la composizione gassosa del pianeta con una sensibilità senza precedenti, ridefinendo la comprensione dei processi chimici e idrologici. L'inclinazione orbitale stabilita a 74 gradi ha garantito una copertura quasi globale della superficie, consentendo di monitorare le variazioni stagionali, le tempeste locali e le dinamiche dei gas traccia con eccezionale precisione temporale e spaziale.
Uno dei risultati scientifici più rilevanti ha riguardato il lungo dibattito sulla presenza e sulla stabilità del metano nell'atmosfera marziana. I due spettrometri ad alta risoluzione hanno effettuato misurazioni sistematiche attraverso la tecnica dell'occultazione solare, stabilendo un limite superiore estremamente rigido per la concentrazione di questo gas. L'assenza di segnali significativi nelle quote medie e basse ha smentito le stime precedenti derivate da osservazioni da terra, indicando la necessità di riesaminare i meccanismi di degradazione rapida del gas o la natura episodica delle sue eventuali sorgenti superficiali. La mappa chimica prodotta ha fornito un catalogo completo delle specie gassose secondarie, tracciando con grande accuratezza la distribuzione del monossido di carbonio, del vapore acqueo e dei suoi isotopi.
La missione ha inoltre rivoluzionato i modelli teorici relativi al ciclo dell'acqua e alla dispersione atmosferica. Durante le grandi tempeste di polvere a scala globale, gli strumenti hanno osservato il trasporto diretto del vapore acqueo verso le quote superiori dell'atmosfera. La radiazione ultravioletta solare scinde le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno a quote molto più elevate di quanto ipotizzato dai modelli classici, accelerando il processo di fuga dell'idrogeno nello spazio profondo. Questo meccanismo ha fornito una spiegazione fisica fondamentale per ricostruire la storia dell'evoluzione climatica del pianeta e la progressiva perdita del suo patrimonio idrico primordiale nel corso delle ere geologiche.
Nel campo della geologia superficiale e della ricerca di risorse sotterranee, il rivelatore di neutroni ad alta risoluzione ha identificato vaste riserve di idrogeno nei primi metri di suolo. I dati raccolti hanno evidenziato una presenza inattesa di ghiaccio d'acqua in regioni equatoriali, in particolare all'interno del complesso di canyon di Valles Marineris, estendendo la mappa dei depositi volatili ben oltre le calotte polari. Contestualmente, il sistema di ripresa ad alta risoluzione ha fornito immagini a colori e ricostruzioni stereoscopiche di strutture geologiche dinamiche, documentando i movimenti delle dune di sabbia, le frane recenti e i depositi stagionali di anidride carbonica. L'eredità scientifica della sonda risiede nella sintesi tra l'analisi chimica globale e la fondamentale funzione strategica di ponte radio per i veicoli operativi sulla superficie marziana.
