La nave será lanzada en un cohete Zenit y su todo va bien nos traerá de vuelta a la Tierra las primeras muestras de la luna Fobos, lo que podría darnos pistas sobre el origen del Sistema Solar ya que las muestras de esta luna no habría sido alteradas por procesos volcánicos como los ocurridos en otros cuerpos mayores.
Tras 10 meses de viaje llegará a Marte y pasará varios meses más estudiando el planeta y sus lunas desde la órbita. Finalmente se dirigirá a Fobos para aterrizar en él, recoger muestras y devolverlas a la Tierra. Allí dejará un módulo que seguirá mandando datos durante al menos un año.
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Si el programa sigue adelante, una segunda futura misión llevaría un rover que recorrería la superficie de Marte en lugares estudiados con detalle por Phobos Grunt, para finalmente llegar a una misión que traiga muestras a la Tierra.
Según Georgy Polishchuk, jefe de Lavochkin que construye la nave, la sonda Phobos Grunt está en la etapa final de producción y que no se han encontrados grandes obstáculos técnicos en su desarrollo.
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