Советские достижения к началу 1971 года были куда скромнее американских. В 1969 году планировалось запустить два космических аппарата (КА) для исследования Марса с орбиты искусственного спутника, но они не были выведены на межпланетные траектории из-за аварии РН "Протон". Для завоевания лидерства было решено разработать проект М-71, предусмотрев запуск в 1971 году трёх КА.

Первый (М-71С) должен был стартовать раньше и выйти на орбиту искусственного спутника Марса до прилёта американского КА. Два других, старт которых намечался позже, в оптимальные астрономические сроки, должны были доставить на поверхность Марса АМС, а их орбитальные аппараты – провести исследования с орбиты искусственного спутника планеты. Первый КА, кроме политической задачи, решал чрезвычайно важную техническую (служить навигационным "маяком" для обеспечения мягкой посадки двух других КА на поверхность Марса).

5 мая 1971 года стартовала станция М-71С. Но вывести её на межпланетную траекторию не удалось: оператор выдал неправильную установку на второе включение разгонного блока. Поэтому, потеряв возможность создания первого искусственного спутника Марса и лишившись маяка, позволявшего с высокой точностью определить положение Марса и обеспечить расчётные условия входа спускаемых аппаратов в атмосферу, оставалось надеяться на безупречную работу системы космической автономной навигации (СКАН), установленной на втором и третьем КА.

19 и 28 мая стартовали два аналогичных аппарата "Марс-2" и "Марс-3" массой 4650 кг (РН "Протон"). В отличие от "Марса-1", оба были оборудованы спускаемыми аппаратами (СА), имевшими парашютную систему для спуска в атмосфере, экранно-вакуумную теплоизоляцию, электронагреватель и химическую батарею. На обоих АМС находились фототелевизионные камеры для фотографирования поверхности Марса, а также аппаратура для измерения температуры и химического состава атмосферы, измерения скорости ветра, физико-химических свойств грунта.

Совместный полёт станций к Марсу продолжался около шести месяцев, после чего, при подлёте, их пути разошлись. 21 ноября 1971 года СА станции "Марс-2" был направлен на планету, но из-за ошибки бортового компьютера при коррекции уменьшилась высота перицентра пролётной гиперболы, СА вошёл в атмосферу Марса под большим углом и разбился о поверхность (последующий анализ установил, что "Марс-2" шёл точно по расчётной траектории и коррекция не требовалась, но этот вариант не успели проверить на стенде системы управления). После этого АМС "Марс-2" 27 ноября перешла на орбиту спутника Марса (через 2 недели после "Маринера-9") и сделала в общей сложности 362 оборота вокруг красной планеты. С "Марса-2" на планету была сброшена капсула, доставившая на поверхность вымпел с изображением герба СССР.

От АМС "Марс-3" 2 декабря отделился спускаемый аппарат массой 635 кг, который перешёл на расчётную траекторию, вошёл в атмосферу со скоростью 5800 м/с, уменьшил скорость за счёт аэродинамического торможения, открыл парашют – и в 16 часов 48 минут московского времени впервые в истории человечества совершил мягкую посадку на поверхность Марса (45° ю.ш. и 158° з.д.). Уже через две минуты началась передача на Землю видеосигнала (к сожалению, из-за сильнейшей пылевой бури ничего рассмотреть не удалось, а через 14,5 сек сигнал и вовсе пропал по причине коронных разрядов в атмосфере). Станция же перешла на орбиту спутника Марса и сделала 20 оборотов.

В результате исследований были установлены: температура поверхности, зависимость её от времени суток и широты, физико-химические свойства грунта, выявлены тепловые аномалии на поверхности Марса. Было установлено, что Северная полярная шапка имеет температуру ниже –110°C и что содержание водяного пара в атмосфере Марса в 5000 раз ниже, чем на Земле. Были получены данные о структуре верхнего слоя атмосферы Марса, зарегистрировано наличие у него собственного магнитного поля (!), обнаружена слоистая структура марсианской атмосферы и её свечение за линией терминатора.

Последним актом нашего десятилетнего наступления на тайны Марса был полёт четвёрки советских КА "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7", стартовавших в период с 21 июля по 9 августа 1973 года. Первые два имели идентичную конструкцию и предназначались для вывода на орбиту вокруг Марса, два других несли спускаемые аппараты.

Первым достиг планеты "Марс-4" (10 февраля 1974 года), который прошёл на расстоянии 2200 километров от её поверхности и провёл фотографирование с полётной траектории. Вторым прибыл "Марс-5" (12 февраля), который вышел на замкнутую орбиту с таким расчётом, чтобы проходить в светлое время марсианских суток над районом, выбранным для посадки спускаемых аппаратов "Марс-6" и "Марс-7".

"Марс-7" приблизился к планете первым (9 марта), но его спускаемый аппарат вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем прошёл на высоте 1300 км над поверхностью и не совершил посадку. Зато на "Марсе-6" операция спуска прошла безукоризненно, и 12 марта 1974 года он опустился на поверхность планеты в районе 24° ю.ш. и 20° в.д. Во время снижения в течение 150 секунд передавалась информация на Землю.

Фотографические камеры "Марса-4" и "Марса-5" получили около 60 фотографий планеты очень высокого качества. К слову, двумя годами ранее в этой области Марса "Маринер-9" не смог получить качественных фотографий из-за пылевой бури.

Кроме фотокамер, на "Марсе-5" работал большой комплекс аппаратуры для физических исследований атмосферы и поверхности. В частности, при исследовании полярных шапок Марса был сделан вывод о том, что они состоят из конденсированной углекислоты, причём Южная сравнительно тонкая (порядка нескольких метров), а вот Северная в её нестаивающей части может быть очень толстой, здесь могли накопиться слои мощностью в сотни метров и даже в километры. Нестаивающая часть Северной полярной шапки может быть своеобразным резервуаром, в котором сконденсирована большая часть атмосферы Марса, в десятки раз превышающая массу свободной газообразной атмосферы.

Наконец, нельзя не упомянуть и об американской экспедиции "Викинг Орбитер" (Viking Orbiter), давшей, пожалуй, наиболее полную картину марсианской природы до настоящего времени (по крайней мере, до 1997 года, времени начала работы американского марсохода "Sojourner"; но об этом – в следующей главе).

Итак, 20 августа и 9 сентября 1975 года с космодрома на мысе Канаверал стартовали РН "Титан-3С-Центавр" (Titan-3C-Centaur) с АМС "Викинг-1" и "Викинг-2" соответственно (масса 3400 кг).

АМС "Викинг-1" сблизилась с Марсом 19 июня 1976 года и вышла на орбиту, где производила фотосъёмку местности. Найдя подходящее место (22° с.ш. и 48° з.д.), посадочный блок аппарата "Викинг-1" (ПБ-1) совершил успешную мягкую посадку 20 июля 1976 года в 11 часов 53 минуты по Гринвичу.