1971年5月30日，美国“水手9号”探测器发射升空，同年11月13日，进入距火星1280千米的轨道，成为第一颗环绕另一颗行星运行的人造天体。
火星比太阳系中的任何其他行星都更像地球。火星自转情况和地球几乎一样，转一圈也是24小时多一点；它有极薄的大气层，空中飘浮着白云；它有被大气包围的固体表面，上面也有四季交替的气候变化，人们看到的它的南北极像白色的冰雪，冬季扩大，夏季缩小。1877年意大利天文学家斯基帕雷利发现了震惊世界的现象：火星上有“人工运河”！此后美国天文学家霍尔又发现了火星的两颗小卫星，有力地支持了火星上有“火星人”的推断。
为彻底弄清火星的全貌，美国发射了“水手9号”。就在“9号”驶向火星的过程中，火星上发生了大规模尘暴。“9号”幸运地躲过了这场持续了几个月的火星尘暴。1971年12月始，“9号”发回一系列火星地貌照片。看了这些照片，即便是那些有丰富阅历的天文学家也吃惊不小。“9号”成功地绘制了第一幅真正的火星全图，证明火星上根本不存在什么运河，人们看到的只是火星风形成的沙粒带状条纹；同时它也在火星上发现了许多干涸的河床，证明在火星上可能曾经存在过液态的水。只要有水，火星上的生命就有希望。
“水手9号”运行近一年，拍摄了7329幅照片，美国依据这些照片首次为火星上的火山、峡谷、高地和洼地命名。这些照片使人们认识到，火星是一个活动着的引人入胜的复杂世界。“水手9号”的成功，使美国科学家备受鼓舞，1976年又派遣“海盗号”宇宙飞船抵达火星，并着陆到火星地面，进行了更详细的考察。
