历经数月推迟，2013年3月14日俄罗斯航天署和欧洲航天局签署了 “Exo Mars”（火星宇宙生物学）联合探测协议。在协议框架内，俄罗斯与欧盟将成为完全平等的合作伙伴，共同完成人类第一次大型跨星际飞行活动，该协议的签署为月球和木星系的探测开辟了一条新的合作之路。
根据“Exo Mars”联合探测计划，2016年将发射一颗跟踪气体轨道探测器，2018年将发射火星车。最初欧洲宇航局同美国宇航局合作，但美方最终退出，欧洲开始寻求同俄罗斯合作。根据协议，俄罗斯将承担利用《质子-M》号火箭从拜克努尔发射场发射探测设备以及研制火星车的任务。在签署该协议之前，跟踪气体轨道探测器的各种科学仪器就开始研发，俄罗斯航天署给俄罗斯科学院空间实验研究所拨专款用于研制高分辨率中子探测器和大气化学光谱仪。
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