Het design van een wetenschappelijk instrument is het resultaat van lange discussies tussen het wetenschappelijke team en de ingenieurs. De wetenschappers stellen hun ideeën voor over de metingen die ze willen uitvoeren, en de ingenieurs bekijken of deze realistisch zijn en dus omzetbaar in een meetinstrument.
De dienst Engineering biedt dus ondersteuning aan de wetenschappers bij het concretiseren van hun ideeën.
Voor het NOMAD-instrument wilden de wetenschappers metingen doen in een breed gebied van het lichtspectrum. De ingenieurs zorgden er dus voor dat NOMAD uit drie kanalen bestaat. Twee kanalen werken in het infrarood golflengtegebied en zijn gebaseerd op de ervaring van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) met het SOIR-instrument (Solar Occultation in the InfraRed) aan boord van ESA's Venus Express-missie (VEX). Het derde kanaal werkt in het zichtbaar en ultraviolet gebied van het spectrum en is gebaseerd op een Engels idee voor een eerdere Marslander.
De wetenschappers wilden Mars ook vanuit drie verschillende oogpunten bestuderen: rechtstreeks naar zijn oppervlak (nadir), naar de verlichte rand van de planeet (limb) en naar de horizon op het punt waar de zon ondergaat of opkomt (zonne-occultatie); een ferme kopbreker voor de ingenieurs die als oplossing gekozen hebben om gebruik te maken van periscopen en mechanisch beweegbare spiegels.
Het is ook in deze fase dat industriële partners voor de eerste keer in het spel komen. De ontwikkeling en realisatie van het NOMAD-instrument gebeurde in samenwerking met het bedrijf OIP Sensor Systems, gelegen in Oudenaarde, en verschillende andere Belgische, Spaanse, Engelse en Italiaanse partners.
Voor de centrale elektronica en de geïntegreerde software van het instrument werd er samengewerkt met Spaanse collega's die ook deelgenomen hebben aan de Rosetta, Mars Express en Venus Express-ruimtemissies.
De fabricage van de centrale elektronica gebeurde in samenwerking met Thales Alenia Space Belgium (ETCA) in Charleroi.
De mechanica en optica van het zichtbaar en ultraviolet kanaal werden ontworpen en gebouwd door Lambda-X in Nijvel, de elektronica door het Mullard Space Science Laboratory in het Verenigd Koninkrijk.
De omgevingstesten werden uitgevoerd in samenwerking met het Centre Spatiale de Liège in Luik.
Het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie was verantwoordelijke voor de ontwikkeling van grote delen van de infrarode kanalen (SO en LNO), voor de elektronica en de uitrustingen ter ondersteuning van de grondtesten.