L'obiettivo principale della Tesi di Dottorato è stato quello di sviluppare la catena di acquisizione ed elaborazione dei dati forniti dallo strumento spaziale PFS a bordo della missione ESA Mars Express.
Le metodologie sviluppate sono state sia sperimentali che numeriche e teoriche. Il lavoro per la tesi di dottorato è consistito nella pianificazione delle osservazioni e nell'utilizzazione dei dati scientifici forniti da PFS. Sono stati sviluppati strumenti informatici per il calcolo dei parametri geometrici di osservazione da utilizzare sia per il calcolo dei parametri che descrivono un'orbita effettuata, che per la pianificazione delle osservazioni future. Per questo lavoro sono stati utilizzati i files (Spice Kernels) che descrivono ad ogni istante posizione e orientamento dell'oggetto da studiare (Marte o il suo satellite Phobos o lo spazio), dello spacecraft e dello strumento in esame. Osservazioni al limbo e di Phobos sono state utilizzate per lo studio del puntamento dell'asse ottico di PFS in entrambi i suoi canali di lavoro. Misure in laboratorio di riflettanza ed emissività sono state effettuate per interpretare le informazioni sulla composizione della superficie di Marte. Tali misure sono state utilizzate in algoritmi di Factor Analysis, Target Transformation e Linear Deconvolution per interpretare gli spettri misurati da PFS.
I principali risultati ottenuti hanno riguardato le messa a punto delle strategie osservative di PFS, la identificazione dei parametri che caratterizzano ogni misura e l'analisi degli spettri raccolti; essi sono originali poiché espressamente realizzati per progettare ed analizzare le osservazioni di PFS e ricavare informazioni scientifiche sui siti osservati. Hanno inoltre avuto le seguenti ricadute in campo applicativo: studio dell'alta e bassa atmosfera del pianeta Marte, delle calotte polari residue, delle temperature superficiali e dell'albedo superficiale. Per le osservazioni al limbo è stata fondamentale l'implementazione di una procedura per il calcolo dell'altezza dello strato atmosferico sondato, che ha permesso studi sull'emissione non-LTE (Local Thermodynamic Equilibrium) del CO₂ nell'atmosfera Marziana. Il metodo della separazione del contributo di atmosfera e superficie nella radiazione misurata è stato sviluppato e verificato e potrà essere applicato regolarmente sugli spettri misurati nel canale LW (Long Wavelength) di PFS.