1.前传 M-69
在1960-1964年，前苏联相继使用闪电 运载火箭发射了7个火星探测器，但是都惨遭失败。在此前，Venera和Mapc系列的航天器都是有技术关联的，使用同一航天器架构的不同型 发射。在拉沃契金接手了行星探测计划后，他们提出了将3MV-3改造为一种重约1000kg的火星航天器。计划在1967年使用闪电 M火箭发射。然而，随着Mariner-4对火星飞掠，揭示出3MV-3进入器设计的致命性缺陷——来自对火星大气密度的错误估计。当时普遍的假设是火星大气压有8hPa到30hPa。但是Mariner-4给出的压力只有0.4-0.7hPa。这就意味着3MV-3的进入器完全不适合在如此稀薄的大气中减速。1965年10月，3MV-3的火星任务飞行器被取消。
苏联人放弃了1967年的窗口，而选择为1969年的任务研发一种新的平台。这就是M-69。得益于在1965年，强大的质子 运载火箭完成了首飞。1967年3月10日，四级型质子 （Proton K-Blok D）首飞成功。这也给了苏联人发射超大质量深空探测器的能力。该构型具备地火转移轨道不低于4吨的运载能力，是闪电 M运载火箭的4倍以上。
1966年3月，拉沃契金设计局确定了M-69,M-71和M-73的工程要求：
值得注意的是，通用多功能模块化推进系统也将用于在Blok D组级分离后的最后一脚点火上。说明此时苏联人已经有了ADU理念的部分原型。
组装中的M-69航天器，注意其散热管
新的平台参考了Ye-8月球航天器的设计，然而这个航天器无法完成飞行需求。苏联人被迫放弃了M-69最初的设计，仅使用13个月来开发一款新的火星航天器。M-69航天器最终设计的发射质量为4850kg，其中轨道器质量为3574kg，进入器质量为260kg。使用了一个带隔板的球形储箱存放UDMH和NTO推进剂。储罐的顶部放置了一个加压筒来存放电子设备。加压筒上方则是放置火星大气进入器。储罐下侧则对称布置了另外两个加压容器，一个存放通信、导航与星敏感器，另一个存放科学设施。
最初M-69探测器的设计，进入舱位于探测器底部
加压圆筒上安装有一个2.8m高增益定向天线(HGA)和3个低增益圆锥半定向天线（LGA)。通信系统包括两个发射器和三个接收器，位于分米波段，频率为790-940MHz，功率为100W，便于在128bps的数据发射速率下进行多普勒跟踪（500个数据通道）。其中一个接收器始终连接到一个LGA天线用于持续接收信 。另外的接收器和发射器则借助定时器在不同的天线间循环，从而确保系统的可靠性。
M-69探测器配备有2片3.5㎡的太阳能帆板，帆板上安装有一个110Ah的镍镉电池，最大可提供12A的电流。同时使用被动绝热和主动控制。主动热控系统安装于加压筒内，并且配置了通风和空气循环系统。其中两个散热器一个位于日光下，另一个位于航天器的阴影中。散热器安装于帆板上。M-69是苏联第一个携带计算机的行星探测器，配备有高级数据处理系统，可对任务进行规划，处理及压缩工程和科学系统提供的数据，以便传输回地球。这套系统只有11kg。
M-69搭载有2个太阳传感器，2个星敏感器，2个地球传感器和2个火星传感器。姿态控制系统使用氮气作为驱动工质，通过九个氦加压储罐将十个不同储罐中的氮气挤压至8个姿态控制推进器——2个俯仰控制器，2个偏航控制器和4个滚转控制器。姿态控制系统通过将氮气储罐从35MPa调节到0.6MPa来实现操控，以及调节到0.2MPa实现姿态保持。在巡航期间，航天器使用一组传感器维持大致姿态。而在需要精确操作的情况，如高增益通信，轨道修正和测绘时使用另一组更精确的设备。探测器在巡航阶段使用自旋稳定，只使帆板指向太阳，而在轨道修正时使用三轴稳定。
M-69探测器
M-69探测器携带有99.5kg的科学设备，其中轨道器约85kg/15项，大气进入器约15kg/4项。
M-69轨道器的15项科学设备列表：
FTU配置有3台相机，携带红、绿、蓝滤镜，焦距分别为35mm、50mm、250mm。FTU采用胶片成像，器上扫描并数传返回地球。可拍摄160张1024×1024的图像。近火点FTU的宽视场相机成像范围可达到1500km，高分辨率相机幅宽100km，分辨率200m。
M-69的FTU成像系统
M-69的进入器负责测量火星大气成分，为1973年的火星着陆器提供设计参数。进入器全重260kg，携带4项科学设备。设备围绕着一个燃料罐安装了三个加压舱，其余性能未知。
M-69进入器的4项科学设备列表：
M-69航天器计划使用Proton K-Blok D发射，在Blok D关机后探测器主发动机再进行一次点火，使航天器进入预定的奔火轨道。离开地球40天时执行第一次修正，调整近火点至10000km左右，而距离火星10-15天时执行第二次修正，将近火点修正为1000km。制动进入1700km×34000km×40deg的绕火轨道，周期为24小时。M-69在此轨道上工作几个星期后进一步降低近火点至500-600km，在此轨道上工作三个月，进行火星地表遥感。
因为探测器超重以及对M-69的降落伞测试不足，最后取消了进入器。这样使得任务退化为一个简陋的，短寿命的火星轨道器。
1969年1月，两个M-69航天器运抵了拜科努尔。几天后，第一枚N-1火箭发生的大爆炸炸碎了拜科努尔方圆数千米内建筑物的窗户。同时因为优先级的限制，M-69的准备受到了阻碍。1969年3月27日拜科努尔当地时间10:40:45，Proton K-Blok D 240-01 运载火箭发射了M-69 №521 航天器（同日美国使用Atlas-Centaur发射了Mariner-7探测器）。RD-275和RD-0210发动机完成了任务，但是第三级火箭的一个转子轴承故障导致发动机涡轮泵停转，RD-0212发动机在T+438时关机，随后火箭爆炸。1969年4月2日拜科努尔当地时间10:33:00，Proton K-Blok D 233-01 火箭发射了M-69 №522 航天器。有意思的是，一台RD-275发动机点火了0.02s就发生爆炸，但是质子 火箭仍然勉勉强强的飞了起来。T+25s，在1km高度火箭翻倒并且坠落，此时其余发动机关机。T+41s火箭一头栽到距离发射台3km的地方，炸了个粉碎。
对于M-69，是一个相当失败的设计。M-69的仓促研发使得其并不能很好的把控系统的可靠性。即使以苏联的电子设备标准进行评判，M-69的电子设备也早就落后。不合理的设计使得内部设备在总装完成后无法拆卸。在1969年，质子 正经历着可靠性最差的时期，火箭的每一级都有可能出现技术故障。不过M-69遭遇的火箭发射失败的结局却某种意义上是一个较好的结局，因为缺乏可靠性的探测器在奔火路上失联是一件更丢脸的事情。M-71的开发也重新开始，M-69构型被发现没有扩展能力，于是称为苏联唯一一个连部分任务都没有完成的探测器平台。直到三十年后，M-69的相关资料才解密。
2.新的窗口带来的大跃进
随着M-69的失利，苏联人开始着手准备下一个窗口的发射。最初计划是和M-69一样发射轨道器和进入器，进行火星全球遥感和火星大气组分分析，并以数据支持M-73的着陆。但是后来苏联人意识到，1971年的窗口是低能火星转移轨道，Proton K-Blok D/8K82具备超过4.5吨的运载能力。于是苏联人决定直接利用71年的窗口，发射火星轨道器-着陆器组合体，一次性实现火星环绕和火星软着陆。
M-69的损失使得拉沃契金缺少用于行星进入舱设计的星历和关键大气数据。而当时认为在71年发射定标轨道器，73年发射着陆器的方案过于昂贵——73年的高能窗口使得质子 不能同时发射轨道器和着陆器，这样就需要发射4个探测器，虽然苏联人在73年最后还是使用了这个方案。而另外一个方法是问美国获取数据。美国人公开发布了1965年和1969年飞掠任务的火星大气数据。但是关键的星历表则未发布，同时正处于冷战高峰，美国人也不愿意提供星历数据。苏联人最后提出方案是在着陆器抵达前发射轨道器进入环火轨道。测定星历并且作为信标，给另外两个着陆航天器进行导航。轨道器在进入火星轨道期间通过光学和无线电定标，可以推算出火星的星历表，对着陆器的进入轨迹进行修正。（天问的模式类似）这就是M-71探测器，包括确定火星星历的M-71S（Sputnik，轨道器）和用于火星着陆的M-71P（Posadka，着陆器）
NPO-Lavochkin对火星任务的科学目标包括9点：
3.M-71S/M-71P 探测器
M-71S发射质量为4549kg，干质量2164kg，携带2385kg推进剂。
M-71P组合体发射质量为4650kg，其中轨道器质量为3440kg，干质量2265kg。进入器质量为1210kg，下降-着陆系统总重635kg，着陆器质量为358kg。
M-71S火星轨道器结构图（缺红外辐射计）
M-71S火星轨道器结构图（缺STEREO）
M-71S配置有一个比M-69大得多的储罐，以便通过高能转移轨道在两个M-71P前抵达火星。M-71重新设计了航天器，以KTDU-425A推进系统成为新平台的核心。而氧化剂和燃料储箱被安装在一个3m高的圆柱结构上。探测器的电子设备和科学仪器安装在一个环形的密封舱内，位于探测器底部。M-71S配置2片2.3m×1.4m的太阳能帆板，帆板上安装有冷气RCS、着陆器中继天线、磁力计吊臂。一个直径2.5m的抛物面高增益天线安装在探测器侧面，以支持两个发射器（5.8GHz和928.4GHz）的运作。三个全向螺旋天线安装在高增益天线边上。而热控系统和姿态控制系统储罐位于圆柱状结构侧面。星敏感器位于仪器环形舱侧面。其中一对星敏感器指向航天器尾部，三个太阳传感器则安装在一个垂直层叠结构内，沿着径向指向航天器外侧。另外探测器上还有一个地球传感器，和HGA保持一致指向。以及一个火星传感器。这项设计为苏联此后的航天器奠定了基础——从Venera-9到Vega，以及数个天体物理研究航天器。
M-71P采用了M-71S的设计，不过缩短了燃料罐，顶部换成了重1210kg的进入器。M-71P携带有一个基于N-1 Blok D组级的制导和控制计算机。这套系统对苏联的航天器来说十分有效，不过167kg的质量使得苏联人被迫拆除了Blok D组级上的火箭制导计算机，而使用航天器的制导计算机直接控制Blok D组级。
M-71P的进入系统采用了一个大截面的进入壳体，取代了M-69任务中的具备较陡的锥角的进入舱。直径为3.2m，张开顶角为120°。以尽可能增加气动减速的效果。进入舱包括四层结构：最底下的大气制动装置，嵌入式的着陆器，环形降落伞舱和进入固体推进器。它们通过四个横梁固定。在进入舱分离后，最后部的一台固体火箭发动机会将航天器的近火点拉到大气以内。进入器使用冷氮气RCS控制姿态，在进入前使用小型固体火箭发动机起旋，开始进入后消旋，防止降落伞缠绕。滑行段使用三轴主动控制，进入段和伞系下降段使用被动控制。
用于EDL期间的GNC设备位于环形装置下方的一个小型圆筒内。圆筒上半侧有一个带4个喷嘴的小型固体火箭，用于从环形伞舱中把13㎡的引导伞拉出。随后环形结构分离并被引导伞带走，140㎡的主伞展开。为了解决在3.5Ma速度开伞的问题，苏联人使用高空气球在35km高度投放和在130km高度使用M-100B气象火箭投放进行试验。气象火箭空投试验进行了15次。
M-71P轨道器为M-71P着陆器提供数据中继
M-71P的着陆器直径1.2m。质量358kg。是基于E-6月球着陆器的改进设计，外侧覆盖了20cm厚泡沫和塑料的缓冲层，上半部分为可抛弃的盖状结构。着陆器有4个可展开的花瓣状结构，这样无论探测器姿态如何，瓣式系统都能摆正着陆器的姿态。着陆后四个瓣式系统展开，随后两个摄像机和四个可展开天线部署，PrOP-M线缆系留巡视器也会随后部署。着陆器会通过两个独立的UHF链路以72kbps的速率向航天器传输数据，包括一张500×6000的全景图像。通信期长约20min。这些都发生在轨道器执行MOI前。随后着陆器转入休眠，通过定时器控制系统的开闭，在轨道器过顶的时候传输数据。
M-71P着陆器的设计着陆速度为垂直速度12m/s，水平速度28.5m/s，设计接地冲击为180G。在测试中着陆器最大达到了18m/s的垂直接地速度。苏联人并没有计划使用航天器将进入器直接送入进入轨道，因为这样需要携带更多的推进剂而使得航天器质量超限。最终苏联人选择给进入器增加轨道机动能力和三轴稳定能力。
M-71P的EDL序列
在70000km高度左右，M-71P进行一次光学定向，以更新飞行参数。随后探测器执行第三次机动（＜100m/s），将近火点调整至1500±200km。在EDL开始前大约6小时，在约46000km高度上，进入器分离。900秒后两个航天器拉开到安全距离，主火箭点火。固体火箭发动机为M-71P进入器提供120m/s的速度增量。100s后姿控系统调整进入姿态，再经过50s，M-71P进入器起旋火箭点火。每个起旋火箭具备0.5kN的推力，持续0.3s，将航天器的转速提升至10rpm。随后推进系统和散热板等组件抛弃，航天器采用自旋稳定直到进入火星。
EDL开始后，进入器经历峰值过载后下降至加速度2G时。第二组起旋火箭点火消旋。此时探测器为被动控制。在加速度等效为速度3.5Ma时（约消旋后100s）触发EDL程序计时器。此时记为T+0。引导伞展开。
T+2.1 环形伞舱被阻力伞拉开，主降落伞被拉出，引导伞随后被抛弃。
T+3.1 科学设备开机。
T+12.1 着陆器减速至亚音速。用于防止主伞被气动撕裂的限制索切断，顶盖完全打开。
T+14 防热大底分离。
T+19 高空雷达开机。V=65m/s。
T+25 火工品起爆，减速火箭展开。降落伞后半段主索展开。
T+27 低空雷达开机。
T+60-230s 低空雷达检测到高度为16-30m时，关闭科学设备。减速火箭点火，提供56kN的推力并保持1.1s。随后一个9kN的固体火箭点火1s，将降落伞拉走。并且两个1kN的水平火箭点火4s，以确保火箭组结构不会落到着陆器上。与此同时，着陆器以不大于12m/s的速度接地。
接地后15s，上半段缓冲盖通过展开的移位气球而抛弃，瓣式结构打开。随后其余设施部署。PrOP-M巡视器被弹射至火表，开始火星巡视。
4.发射、巡航、着陆与环绕
协调世界时1971年5月10日16时58分42秒，在Mariner-8因为Centaur故障导致发射失败后的第二天，Proton K-Blok D 253-01 火箭发射了M-71S（M-71 170#）航天器。前三级工作正常，第四级——Blok D组级第一次点火正常，航天器进入绕地轨道。但是第二次点火因为时序错误而没有执行。按照定时器设置，原计划在入轨后1.5小时Blok D进行第二次点火。但是输入程序的程序员搞错了代码位数，这个数字被设定为150小时。但是它也并没有在轨飘上150小时，仅仅两天后它就再入了。苏联为掩饰失利将其命名为Kosmos-419。
看上去只是损失了三个航天器中的一个，但是M-71S为了提供星历，是任务中至关重要的部分。在这种情况下，苏联人被迫另辟蹊径——使用探测器自身的光学传感器捕获火星，和自己的轨道进行计算来确定火星飞掠轨道的瞄准参数，然后自行计算释放点和抵达该点需要的修正dv，以及进入器的进入指向。这个设计方案很大胆、很复杂并且高度精密，远超当时的技术水平。直到几十年后美国人才将类似的技术应用于火星进入探测器。
苏联人为M-71P着陆器选择的着陆点
协调世界时1971年5月19日16时22分44秒，Proton K-Blok D 255-01 火箭发射了M-71P #1（M-71 171#)航天器。探测器发射成功，被命名为火星二 （Mapc-2）。协调世界时1971年5月28日15时26分30秒Proton K-Blok D 249-01 火箭发射了M-71P #2（M-71 172#）航天器。这次发射也圆满成功，探测器被命名为火星三 （Mapc-3）。两个航天器进入近日点1.01AU，远日点1.47和1.50AU的环日轨道。1971年6月5日Mapc-2探测器进行了第一次机动。6月8日Mapc-3也进行了第一次机动。但是在6月25日，两个探测器的分米波信 几乎同时中断了。随后Mapc-2的备份发射器也失效了，厘米波段遥测系统无法激活。不过备份的分米波发射系统确定可以使用。后来认为可能是因为抛物面天线的聚光效应使得天线馈源损坏导致的。
11月14日，Mapc-3进行了第二次修正。Mapc-2的第二次修正在11月21日。在此之前7小时，Mapc-2对火星进行了成像来确定轨道。11月27日，第三次机动。但是出现了不精确。在进入机动前4.5小时，Mapc-2进入舱分离，随后轨道器进行一次平衡点火，随后执行了1190m/s的近火制动。因为第三次机动出现了精度问题，近火点低于预期。探测器进入了1380km×24940km，48.9deg，周期为18小时的轨道（原计划标称轨道周期为25h）。MOI后不久，Mapc-2的三种稳定装置出现故障，被迫使用自旋稳定。
Mapc-2的进入器因为第三次修正点火时光学导航系统的故障，过度补偿了实际轨道和标称轨道直接的偏差，使得Mapc-2进入器以过大的进入角，5.8km/s的超高速捅进了火星大气，在降落伞打开之前砸到了地上。坠落地点位于44.2°S，313.2°E的Noachis地区。这是第一个抵达火星表面的人造航天器。
为了统筹航天器的飞行计划，拉沃契金设计局和JPL之间设立了一个用于及时沟通火星相关任务的电话。但是苏联人在Mapc-2进入器坠毁后48小时才声明了这个事件，使得JPL的科学家沉思，这个热线有什么意义。
Mapc-2的着陆位置（截图来自NASA的Mars24软件）
1971年12月2日协调世界时09:14，Mapc-3进入器在进入前4小时35分完成与轨道器的分离。09:29，进入系统分离，完成进入指向调整。13:47，Mapc-3进入器以5.7km/s的速度进入火星。进入角小于10°。EDL仅用了3min多，于协调世界时13:50:35接地。着陆速度为20.7m/s。着陆地点位于44.9°S，158.0°W。位于Electris和Phaetontis之间。
Mapc-3的着陆位置（截图来自NASA的Mars24软件）
1971年12月2日，Mapc-3执行了MOI。但是因为计算机编程错误，KTDU-425A发动机提前关机，使探测器进入一个1530km×214000km×60deg（一说49deg），周期307小时的环火轨道。这样在探测器的计划寿命内只能通过近火点7次。完成MOI 30min后，Mapc-3轨道器开始建立三轴稳定姿态。因为主太阳敏感器受到发动机喷流而污染，首次稳定状态建立失败。但是随后切换至备份敏感器，完成了姿态建立。Mapc-3着陆器着陆后的第一个任务是对着陆区进行全景成像，然后 告当地气象状况。但是成像与数据回传进行至14.5s时，着陆器信 丢失，之后并未再次联通。轨道器收到的着陆器数据在12月2日-12月5日期间，几次向地球进行了中继转发。即使在地球上对这些图像进行了“加工”，这79张图片仍然大部分是噪点和乱码。唯一收到的真实信 是成像校准信 。即使收到了看似是火星地平线的图像，但是M-71P着陆器的扫描系统是竖向扫描的，这样实际拍出来的地平线应该是竖着的而不是横着的，这个尚且无法解释。
Mapc-3传回来的唯一一张火星“表面”图片
回退到1971年9月22日。当美国的Mariner-9和苏联的Mapc-2/Mapc-3组成的这支小舰队在奔赴火星的路上时，天文台检测到火星南半球的Noachis地区（Mapc-2着陆器坠毁的区域）上出现一个亮点，并迅速发展成一个2400km长的条带。9月28日，第二次尘暴爆发，位于Eos地区。到1971年10月中旬，整个火星已经被尘暴所覆盖。
关于Mapc-3着陆后失联的原因。给出的可能解释是着陆舱被疾风损毁、着陆舱被流沙陷没、轨道器中继设备故障等。不过最大的可能性是静电放电，由于沙尘附着在鞭状天线上使得发射机被静电放电烧毁。
而西方人则怀疑苏联人虚构了这则关于收到Mapc-3全景图像的事情，认为他们根本没有完成着陆，声称成功着陆只是为了抢走第一个着陆火星的名 。
Mapc-2和Mapc-3在可能1972年7月19日相继失去联络。1972年8月22日，苏联人宣布两次探测任务结束。此时Mapc-2在低于计划的轨道上工作了362圈，Mapc-3在高于计划的轨道上工作了20圈。两个探测器产出的科学 告将在第六节介绍。
5.M-71的结构与科学仪器
M-71S 轨道器
三个轨道器基本携带了相同的载荷，不过M-71S和Mapc-3上拥有法国的STEREO设备，用于测量太阳辐射爆发。然而因为M-71S的发射失败，这项项目的成像效果被大打折扣。苏联人并没有告诉法国人他们的设备被安装在哪个航天器上，只是说因为电子系统故障导致Mapc-2上的STEREO无法开机（实际上Mapc-2上并没有STEREO设备）。1971年9月1日，STEREO地面实验室的大部分设备毁于一场大火，但无线电在10月初成功接通。
M-71S上一共安装有13项总计89.2kg的仪器，包括：
STEREO目标是通过ESS角（地球-太阳-航天器）的变化，进行对太阳射电爆发的方向性测量。实验特别对类型I（短暂、圆极化和限定带宽）和类型III（长期，未极化和较宽带宽）太阳射电爆发进行研究。包含两台几乎完全一致的接收机，一台位于法国南塞射电天文站（Nancay Radio Astronomy Station），另外一台低噪声接收机和一副三单元八木天线安装与1.2m的悬臂上。不过法国人无权了解设备接口和航天器的性能，只知道一台在M-71S上，另一台在M-71P上（但M-71S发射失败后，苏联人欺骗他们说两个都在M-71P上）。
M-71P着陆器上总计配备了9项总计16kg的仪器，包括：
土壤成分X射线光谱仪
M-71P桅杆全景相机
微型车被命名为火星越野性能评估仪（PrOP-M/Pribori Otchenki Prokhodimosti-Mars/Marsokhod（n）ik/Micromarsokhod）巡视器，或者说行走机器人，尺寸为250mm×250mm×40mm（一说215mm×160mm×60mm），质量4.5kg。由两个滑雪板式的支撑腿驱动。PrOP-M前有障碍监测杆，可以通过程序绕开障碍物。PrOP-M由一个6关节的机械臂部署至火表，通过一条15m长的电缆连接。电缆向巡视器提供1W的电能，遥控和遥测。它的行走速度达到了1m/min。PrOP-M每行走1.5m，巡视器会停下来进行一次土壤机械特性测量。并通过拍摄轨迹图片来研究地表物理属性。苏联人打算使用这项数据研制更先进的火星巡视器——在M-71发射后，苏联人声明着陆器所获取的所有探测数据将对未来行星巡视器的研制提供帮助，而当1990年代，M-71携带有4kg的微型巡视器的消息解密后，无疑让上一句话有了新的含义。PrOP-M的研制只用了18个月。
Pribori Otchenki Prokhodimosti-Mars/Marsokhodnik样机
PrOP-M部署机械臂
6.科研回传结果
由于Mapc-2探测器的技术问题，使得无法进行对火成像。Mapc-3的胶片相机的成像时间有限。在执行MOI后，因为火星大气充满了尘暴，使得无法直接对地成像。实际上只能拍摄到奥林匹斯山等几座特别高的火山。Mapc-3总计返回了60张图片，包括对火山的彩色图片，不过成像质量很差。因为轨道的限制，Mapc-3只能在12月10日，12月12日进行成像，因为控制系统故障，后两次成像被推迟到1972年2月28日和3月12日。
通过观测发现，火星尘暴高度达到了10km，但在行星上并不是均匀分布的。研究确定了尘埃颗粒的尺寸，并且发现在尘暴期间，7km高度上存在微米级小尘埃颗粒。尘暴期间大气含水量很低，可降水量只有几微米。尘暴之后火星大气变得湿润，而在尘暴结束后，火表温度上升了25℃。
Mapc-3在远火点拍摄的照片，这也是当时唯一一张公布的M-71图像
通过Mapc-2进行的无线电掩星，获取了火星上层大气的压力和温度分布图。数据表明存在一个几乎纯二氧化碳组成的中性上层大气，只包括2%的原子氧。位于晨昏线以上约200km的位置检测到了夜侧气辉。火星电离层的底部位于80-110km，而在100-800km，二氧化碳更多的解离为原子氧和一氧化碳。莱曼-阿尔法光谱仪检测到一个延伸到20000km的原子氢冕层，但是原子氢的量少于1969年Mariner-6/7的观测结果，可能是因为原子氢来自于水的解离，而尘暴期间火星大气十分干燥。测量了电离层中的带电粒子，并检测到了太阳风与火星大气相互作用带来的弓形激波。
Mapc-3对火星撞击坑成像的图像
对火星下层大气成像的数据明确了下层大气温度随时间和空间的变化，地球大气中水蒸气含量比火星大气高5000倍。测定火星大气具有分层结构，范围向外延伸到200km。在40km高度发现了包含亚微米粒子的云层。成分包括90%的二氧化碳，0.027%的分子氮，0.02%的分子氧，0.016%的氩。可沉降水蒸气含量在10-20m之间。
纬度方向的地表温度变化从北极冠处的-110℃到火星赤道的+13℃。火星赤道平均温度为-40℃。地表的黑暗区比亮区温度高10-15℃。在夜间，低纬度区域温度迅速下降，表明低纬度区存在干燥多孔、热导率低的土壤。0.5m深度的温度不高于-40℃。有一些热点的温度比周围高10℃。地表压力为55-60Pa。土壤密度为1.2-1.6g/cm3，某些地区为3.5g/cm3。地表应该覆盖了一层二氧化硅尘土，平均厚度为1mm。
采集了火星的重力场和磁场的数据。没有检测到火星自身的磁场，电离层与太阳风相互作用的等离子体数据表明地球磁矩比火星磁矩强至少4000倍。重力场中检测到大量的质量中心，使得航天器轨道受到摄动。
STEREO因为观测时间受限，在205天的工作时间中工作185小时，获得了8Mb的数据.证明了I型太阳爆发在空间具有高度的方向性。而ESS角在10°附近时相关性下降，＞20°时相关性消失。ESS在角度达到80°时III型爆发事件的分布曲线还是一致的。
7.后记
M-71P着陆火星纪念邮票
在人类1971年首次登陆火星后第五十年，2021年5月15日，中国的天问一 探测器成功着陆于火星的乌托邦平原。拿下了第二个“成功”软着陆火星的荣誉。但是关于Mapc-3的着陆是否成功，国内外观点不一。虽然Mapc-3着陆器很大可能是因为沙尘暴而导致的断线，但不必过分诘责这一点，2018年火星全球尘暴下，MER-B也最后因为沙尘暴，永远的停下了脚步。但是Mapc-3虽然完成了软着陆，但并没有部署完成所有的设备，某种意义上说工程目标并没有全部完成，所以称之为完全成功是欠妥当的。
但是不可否认的是，Mapc-2/3作为第一对到达火星表面的探测器，在完全缺乏火星大气条件的情况下选择直接进入，十分符合毛子的一贯风格。这一对探测器是苏联行星探测史上的一个关键节点，不仅标志着人造航天器到达了火星（虽然以碎片的形式），也标志着强大的Proton K-Blok D正式加入行星探测运载火箭的行列，以及新的通用平台的产生。
（全文完）
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