وتهدف رحلة "الأمل" إلى تحقيق ثلاثة أهداف علمية، لكن الهدف الرئيسي هو تقديم أول صورة كاملة للغلاف الجوي للمريخ، وبمجرد التحقق من هذه البيانات، فستكون متاحة لمجتمع أبحاث الفضاء العالمي.

وتتلخص الأهداف بمحاولة فهم الديناميكيات المناخية للمريخ وخريطة الطقس العالمية لكوكب الأرض، وشرح كيف يؤثر الطقس في كوكب المريخ على فقدان الهيدروجين والأكسجين من غلافه الجوي، وفهم بنية وتنوع الهيدروجين والأكسجين في الغلاف الجوي العلوي، وتحديد سبب فقدان المريخ لتلك الغازات في الفضاء.

هدف رئيسي آخر هو تقديم مجتمع علوم عالمي برؤى جديدة ومفيدة حول كوكب المريخ وزيادة فهمنا لكيفية ولماذا يكون المريخ غير صالح للسكن للبشر، ولماذا لا يحمينا الغلاف الجوي بنفس الطريقة التي يحمينا بها الغلاف الجوي على الأرض .