Программа научных исследований для марсохода предполагалась очень обширной, включая вибропросвечивание глубинных недр планеты, с целью выяснения ее внутреннего строения. Марсоход позволит также получить большую серию панорамных снимков по трассе движения. С его помощью можно было бы осуществить и сбор образцов пород с поверхности большой площади, находящейся на глубине в несколько метров. Забор образцов грунта из глубинных слоев планеты особенно важен с точки зрения его последующего биологического анализа. Затем марсоход мог бы служить радиомаяком на выбранной им площадке для "приземления" будущего посадочного аппарата, оборудованного возвратной ракетой для доставки на Землю марсианского грунта. Будет установлен на марсоходе и метеокомплекс.
Изучение метеоусловий на Марсе - важная задача первого этапа запланированных исследований планеты. С этой же целью намечалось создание сети из десяти малых долгоживущих (более года) метеомаяков на поверхности Марса. Основное их назначение - прямые измерения метеорологических параметров для изучения общей циркуляции атмосферы и прогнозирования метеоусловий для текущей и будущих миссий. Преимущества такой сети - глобальность охвата, возможность сброса датчиков в особо интересные районы (каньоны, старые русла рек), малодоступные для исследования другими средствами.
Пенетраторы, помимо изучения физико-химических свойств грунта планеты, позволят получить данные о ее внутреннем строении. Несколько пенетраторов образуют сеть стационарных пунктов, обеспечивающих длительные сейсмические наблюдения.
Не меньшей сложностью отличается и следующий этап программы исследования Марса. Его главная цель - доставка на Землю образцов марсианского грунта. Срок реализации - одно из ближайших, после 1994 г., астрономических "окон".
Возможности осуществления межпланетного перелета с минимальными затратами энергии и за минимальное время (6-8 месяцев) будут повторяться примерно каждые два года. Доставка грунта с Марса планировалась к выполнению в 1996 или 1998 г.
Вариант реализации этого этапа исследований - запуск двух автономных аппаратов. Один из них совершит посадку на поверхность Марса, другой станет его спутником. Посадочный аппарат должен был иметь на борту взлетную ракету и небольшой марсоход для сбора грунта на некотором удалении от места посадки. Марсоход оборудуется манипуляторами и грузозаборным устройством, которое позволит взять образцы с достаточно большой глубины.
Взлетная ракета может доставить грунт к орбитальному аппарату, состыковаться с ним, после чего образцы перегружаются в специальный, возвращаемый к Земле модуль второго аппарата. При подлете к нашей планете этот модуль перехватывается орбитальной станцией.
Было бы целесообразно выполнить первичный анализ марсианского грунта на борту станции. Это позволило бы решить проблему карантина, исключающего заражение нашей планеты внеземными организмами, как бы ни мала была такая вероятность.
Следующим этапом марсианской программы планировалась работа на планете в 2000-2005 гг. крупных марсоходов с большим временем активного существования и дальностью передвижения свыше тысячи километров. Затем в 2010 г. можно было бы реализовать комбинированную экспедицию с высадкой марсоходов и забором грунта из двух-трех мест, удаленных друг от друга на большие расстояния. И наконец, к 2015 г. были бы обеспечены необходимые условия для пилотируемой экспедиции на Марс с высадкой космонавтов на его поверхность.
В качестве базового комплекса для осуществления марсианской программы планировалось использовать автоматические аппараты нового поколения - так называемые "высокоинтеллектуальные космические роботы". Первым практическим опытом применения этих аппаратов стал проект "Фобос".
Уже на первых стадиях создания нового аппарата его разработчики имели в виду перспективы исследований Марса, поэтому они старались обеспечить максимальную преемственность конструкции и систем для выполнения комплексной программы экспериментов.
Запуски таких аппаратов планировалось осуществить с помощью высоконадежной ракеты "Протон".
Иначе выглядит программа исследований Марса, если использовать новую ракету-носитель "Энергия". В этом случае одним стартом можно было бы решить в принципе все основные задачи программы. Предварительные оценки показывают, в частности, что одной ракетой-носителем "Энергия" могут быть доставлены на Марс сразу три марсохода - один тяжелый, с возможностью глубокого бурения, и два легких, несколько кассет с десятью метеомаяками каждая и большое количество пенетраторов. Удастся снять и весовые ограничения в решении проблем доставки грунта с Марса и возврата фотопленки с околомарсианской орбиты. Можно было бы попытаться одновременно доставить грунт и с марсианского спутника Фобос.
В варианте использования ракеты-носителя "Энергия" перспективная марсианская программа выглядит следующим образом.
Первый этап (1994-1996 гг.)