當美國宇航局的 “毅力”號探測器在今年2月登陸火星，收集火星岩石樣本以尋找古代微觀生命時，多任務火星樣本返回活動開始了。在毅力號的43個樣品管中，有四個已經裝滿了岩芯，一個裝滿了火星大氣。火星樣本返回號試圖將選定的試管帶回地球，在那裡，幾代科學家將能夠用強大的實驗室設備對它們進行研究，而這些設備的體積遠大於送往火星的設備。
火星樣本返回任務包括了一個以火箭為動力的下降階段，將一個樣本回收的漫遊車和一個上升飛行器降到表面。上升飛行器位於大圓筒中，保護它不受惡劣的火星環境的影響。太陽能電池板處於摺疊狀態的漫遊車坐在它的右邊。上升飛行器將接收由以前任務收集的火星岩石樣本，並由這個漫遊車取回。然後，它將把這些樣品發射到火星軌道上，與一個攜帶這些樣品返回地球的航天器會合。
將這些樣本送入地面實驗室將需要十年時間，並涉及歐洲合作夥伴和美國國家航空航天局的多個中心。歐空局（European Space Agency）正在為這項工作開發一個漫遊車，由位於俄亥俄州克利夫蘭的NASA格倫研究中心的工程師設計其車輪。漫遊車將把樣品轉移到一個着陸器上，該着陸器由位於南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室開發，它將使用一個機械臂（由歐空局開發）將樣品裝入一個小型火箭，稱為火星上升飛行器，由位於阿拉巴馬州亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾空間飛行中心設計。
火箭將從着陸器上發射，將樣本艙送到圍繞火星運行的歐空局航天器上。在軌道器內，太空艙將被準備好，以便通過由位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心領導的一個團隊正在開發的硬件運送到地球。這一準備工作將包括將樣本艙密封在一個乾淨的容器內，以捕獲裡面的任何火星物質，對密封進行消毒，並在返回地球之前將密封容器放入一個地球進入艙。
為了開發着陸器，以及幫助從其上發射裝滿樣本的火箭的系統，美國宇航局JPL的工程師們正在從漫長的火星探索歷史中吸取經驗。JPL已經領導了九次成功的火星登陸，包括漫遊車和固定的登陸器。但是樣品回收着陸器將是有史以來前往火星的最大、最重的航天器，而從它上面發射的火星上升飛行器將是有史以來在火星上發射的第一枚火箭。