A Phoenix usa o corpo principal de um módulo de aterrissagem feito para a missão Mars Surveyor, que seria lançada em 2001 e que foi cancelada antes mesmo do lançamento. Durante o ano que antecedeu o lançamento, os cientistas envolvidos no projeto Phoenix realizaram rigorosos testes e algumas adaptações para que a sonda cumprisse sua missão. "A abordagem desses testes foi executar as seqüências da missão atual e integrar os instrumentos de maneira a permitir a análise de todo o sistema aqui mesmo da Terra", explicou Ed Sedivy, gerente do programa da espaçonave Phoenix da Lockheed Martin Space Systems, em Denver, que construiu a sonda.
A sonda tem vários subsistemas que foram atualizados para esta missão:
A bordo da Phoenix há um conjunto de instrumentos científicos representando algumas das mais sofisticadas e avançadas tecnologias já enviadas a Marte. As amostras de solo e gelo coletadas pelo braço robótico do módulo de aterrissagem serão analisados pelos instrumentos montados no deck. Um instrumento-chave irá verificar a água e os compostos contendo carbono, aquecendo as amostras de solo em minúsculos fornos e examinando os vapores liberados no aquecimento. Outro instrumento irá testar as amostras de solo, adicionando água e analisando a dissolução dos produtos. Câmeras e microscópios irão fornecer informações sobre objetos em dimensões que podem variar em escalas de bilhões - desde coisas que cabem às centenas dentro de um ponto final de uma frase até vistas aéreas tiradas durante a descida. Uma estação meteorológica vai fornecer informações sobre a atmosfera da região polar.
As asas negras nos dois lados do corpo principal do módulo são painéis solares que fornecem a energia elétrica necessária. Veja na animação abaixo onde fica cada um dos instrumentos científicos da sonda.
Phoenix chamando Terra
A sonda Phoenix mantém contato constante com a Terra. Isso só é possível com a ajuda da nave espacial de outra missão, a Mars Odyssey. A cada duas horas ela sobrevoa o Pólo Norte de Marte. A Phoenix transmite imagens e dados científicos da superfície para a Odyssey, que retransmite os dados para a rede de antenas da Nasa na Terra (Deep Space Network). Quando os cientistas da Nasa querem transmitir informações ou comandos para a Phoenix, o caminho percorrido pelos dados é inverso. Veja no vídeo abaixo.