2009年，美国宇航局伸来了援手，欧空局与其签订了火星探测联合倡议（MEJI），计划使用两枚“宇宙神”5火箭分次承担发射任务。与此同时，此前拒绝欧空局的俄罗斯态度也开始积极起来，经过协商确定将“质子”号作为火星车发射的备用火箭。作为回报，Exomars火星车上会装有俄制仪器，且ESA也会为俄罗斯的“福布斯－土壤”任务提供支持。
天有不测风云，到了2012年，因预算超支，美国宇航局单方面退出了火星探测联合倡议，使用“宇宙神”5火箭的计划也无疾而终。在此情况下，备用方案开始登场。“质子”号火箭最终正式成为ExoMars的运载火箭。这个时候，俄罗斯也刚好需要欧空局，因为“福布斯－土壤”探测器发射失败。在这样的情况下，欧空局和俄罗斯宇航局于2013年再次达成合作：一是俄罗斯提供两发“质子－M”火箭和所有发射服务；二是痕量气体轨道器TGO上携带2件俄罗斯本来搭载在“福布斯－土壤”号的仪器；三是所有科学数据共享。
根据欧俄协议，ExoMars任务将利用“质子－M”火箭分两阶段运送火星探测设备：第一阶段也叫ExoMars2016，欧空局发射“痕量气体轨道器”（TGO）和试验性的“斯基亚帕雷利”EDM着陆器。第二阶段也叫ExoMars2018。欧空局的“罗莎琳 德·富兰克林”火星车（Rosalind Franklin）和俄罗斯的“哥萨克”号登陆器（Kazachok）在2018年计划发射。
历史总是惊人的相似。欧空局的“痕量气体轨道器”（TGO）于2016年抵达火星，2018开始扫描火星大气以寻找甲烷，其携带的掩日与天底点光谱仪（NOMAD）和大气化学光谱测量组合仪（ACS）可监测到低浓度甲烷。TGO重3.7吨，由俄罗斯“质子”火箭发射，其在火星轨道上工作时，光谱仪可观测火星地表，绘制出火星表面的甲烷热点地图；此外，它还可获得不同海拔高度上甲烷含量的详细信息。TGO携带有600千克重的着陆器“斯基亚帕雷利”号，它被看作是“小猎犬2”号的继任者。着陆器计划火星赤道附近的子午线高原着陆，登陆后将依靠电池在火星表面工作数天，但不幸的是，“斯基亚帕雷利”号着陆前失去信号。
而ExoMars的第二阶段也进展不顺。2016年5月，欧空局宣布因为设备仪器的制造问题，将ExoMars2018延期2年，ExoMars第二阶段改名为ExoMars2020。而在2020年3月12日，欧空局和俄罗斯宇航局再次决定将发射计划推迟到2022年，ExoMars2020再一次变成了ExoMars2022。考虑到不停延期的“传统”，ExoMars2022年能否真的按时发射，也要打上大大的问号。
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