Часто исследователи делали остановки, чтобы взять образцы грунта из глубины. Для этого они пользовались буром, который позволял извлекать образцы грунта длиной до 3 метров. Их упаковывали послойно для доставки на Землю.

Иногда возникала необходимость совершать двух- или даже трехдневные походы. Для этой цели на вездеходе имелась портативная надувная палатка. Она была герметичной, снабжалась воздухом и подогревалась. Это давало возможность расширить район исследований до 300 километров.

В один из своих походов космонавты обнаружили давно отслуживший свой век американский беспилотный аппарат «Викинг». Они сняли с него несколько деталей, чтобы на Земле изучить воздействие марсианских условий на конструкции будущих постоянных сооружений.

Двое оставшихся на орбите космонавтов занимались не менее интересными проблемами. Каждый из них побывал на Фобосе — одной из двух марсианских лун. Фобос очень мал (20 на 25 километров) и с Марса выглядел как изъязвленная картофелина. В задачу космонавтов входило определить, из чего сложен Фобос, каково его происхождение и не является ли он фрагментом прото-планетного облака, из которого образовалась Солнечная система. Достопримечательностью Фобоса является 5-километровый в диаметре кратер Стикни с расходящимися от него во все стороны длинными бороздами. Этот кратер был образован падением большого метеорита, который чуть было не разнес вдребезги Фобос, оставив глубокую вмятину на его поверхности. Считалось, что Фобос состоит из углерода и льда, как некоторые метеориты.

Космонавтам, находившимся на орбите, для достижения Фобоса не нужен был космический корабль. Для этого достаточно было ранцевого индивидуального реактивного устройства, впервые использованного при полетах американских космических кораблей многоразового использования в середине 80-х годов. Дело в том, что гравитация на Фобосе очень мала — всего 1/1000 доля земной и для ее преодоления не нужны ракетные двигатели. Для мягкой посадки на Фобос космонавтам достаточно было лишь согнуть колени. А если при ходьбе они по неосторожности отталкивались чересчур сильно, то взлетали над поверхностью Фобоса так высоко, что нужно было как бы заново совершать посадку. Исследования Фобоса производились каждый раз, когда космический корабль пролетал мимо него на минимальном расстоянии.

Основная задача полетов на Фобос заключалась в том, чтобы установить на нем Государственный флаг и собрать коллекцию образцов грунта.

Когда по прошествии нескольких часов надо было его покинуть, то все, что космонавты должны были сделать, — это подпрыгнуть повыше, а затем включить ранцевое реактивное устройство. Начальная скорость для Фобоса составляла всего 5 м/сек, и для того, чтобы достичь ее, достаточно было подпрыгнуть. Любая вещь, подброшенная вверх, навсегда улетала с этой маленькой луны.

Чтобы обследовать возможно большую территорию Марса, космонавты использовали маленький самолет. Совершать полеты в разреженной атмосфере Марса возможно лишь в том случае, если самолет достаточно легкий, а его крылья достаточно велики. Самолет для Марса был построен по популярной в наше время сверхлегкой технологии; он легко собирался и разбирался. Хранился же он в собранном виде. На посадочной ступени самолет размещался рядом с вездеходом. Для взлета и посадки ему нужна была очень короткая дорожка. Так как в атмосфере Марса очень мало кислорода, самолет не мог летать с помощью бензинового мотора земного типа. Электрические двигатели для самолета недостаточно мощны, а солнечные батареи слишком тяжелы. Задача была решена с помощью гидро-зина — жидкого топлива, разлагающегося в двигателе с помощью катализатора и выделяющего горячий газ для вращения пропеллера.

Размах крыльев самолета составлял 15 метров. Двухцилиндровый двигатель был маленьким, но достаточно мощным. Самолет не имел абсолютно никакой электроники. В целом он был таким простым и легким, что управлять им мог один пилот.

Самолету придавалась развертывающаяся, как ковер, дорожка шириной 3 и длиной 40 метров, которая обеспечивала взлет и посадку. Самолет мог летать на высоте до 600 метров, поскольку выше атмосфера была еще более разрежена. Космонавты производили полеты в пределах 800-километровой зоны со скоростью 110 км/час, при этом один полет длился не более 14 часов. Самолет испытывался в полетах на высоте 25 километров над Землей, где атмосфера разрежена, как на Марсе. Космонавты назвали его «Леонов» в честь первого человека, вышедшего в открытый космос.

Наиболее блистательной операцией в исследовании Марса была экспедиция в долину Маринер. Ширина этого огромного каньона равняется 120 километрам, глубина — 5, а длина — 5 тыс. километрам, то есть расстоянию от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса. Великий американский каньон, если бы его разместили в долине Маринер, потерялся бы в одном из ее углов. Как по осадочным породам на склонах Великого каньона можно определить его геологическую историю, так и по склонам долины Маринер можно прочесть историю Марса. Марсианские скалы состояли в основном из базальта. Базальт сверху был покрыт слоями лавы. Под базальтом находилась первичная марсианская кора. Космонавты взяли образцы каждого слоя, с тем чтобы на Земле можно было изучить историю Марса на основе фактических данных. Свидетельством того, что когда-то на Марсе было обилие воды, являлись часто встречавшиеся космонавтам пересохшие русла рек и балки. По отложениям можно было предположить, что вода на Марсе исчезла около трех миллиардов лет назад. Сейчас же на Марсе слишком холодно, чтобы вода существовала в жидком виде, но большое ее количество имеется до сих пор под поверхностью в виде льда.

В силу больших размеров каньона исследовать его целиком на вездеходе космонавты не могли, но с помощью самолета получили его фотографии. Два космонавта исследовали на вездеходе одно из главных ответвлений каньона. Они были поражены, когда, впервые заглянув за край каньона, увидели его безграничное величие.

Долина Маринер — это в основном громадный разрыв равнины Тарсис, которая представляет собой поднятие, образовавшееся вследствие древней вулканической деятельности. Это поднятие вызвало раскалывание поверхности Марса во многих местах и появление огромных разломов, похожих на каньоны Великого африканского грабена. Все это произошло в далеком прошлом, когда климат на Марсе был еще влажным. После того как долина Маринер образовалась, из-под ее дна забила вода и растеклась по каньону.

Поднятие Тарсиса сделало планету несимметричной. Возможно, что из-за поднятия щита Тарсиса сместилась ось вращения Марса и его полюса «отвернулись» от Солнца. Прямые солнечные лучи перестали падать на Марс, и он превратился в замерзшую и бесплодную планету, какой мы знаем ее сейчас. Возможно ли, чтобы Землю ожидало нечто подобное? Ответ может быть найден только на Марсе.

Прежде чем начать спуск в долину, космонавты впервые запустили небольшой гелиевый аэростат, который имелся у них. Им предстояло спуститься в каньон на глубину 3—5километ-ров, откуда радиосвязь без ретранслятора осуществляться не могла. Роль ретранслятора и должен был играть аэростат, который русские назвали «Облако».