По трассе полета к Марсу на станциях «Марс-2» и «Марс-3» регулярно измерялись потоки и энергетические характеристики солнечной плазмы, а также параметры межпланетных магнитных полей. По характеру распространения радиоволн на двух когерентных частотах определялась электронная концентрация в межпланетной среде. На автоматической станции «Mapс-3» при проведении совместного советско-французского эксперимента «Стерео» исследовались пространственная структура, направленность и механизм процесса солнечного излучения.
Измерения ионной компоненты плазмы на трассе полета показали, что возмущения межпланетной плазмы, возникающие при ее взаимодействии с магнитным полем Земли, наблюдаются в антисолнечном направлении на расстояниях до 20 млн. км. В зоне возмущенной плазмы, сносимой потоком «солнечного ветра», обе компоненты плазмы — электроны и ионы испытывают почти периодические колебания скорости. С приближением к Марсу, когда расстояние от Солнца существенно увеличилось, наблюдалось одновременное уменьшение величины электронной концентрации в межпланетной среде. Электронная температура вблизи Марса оказалась в несколько раз меньше, чем вблизи Земли. Многочисленные измерения при помощи магнитометров показали, что величина межпланетного магнитного поля находилась в среднем в пределах 5–6 гамм (1 гамма равна 10>-5 эрстед; напряженность магнитного поля Земли составляет около 0,4 эрстед).
Наиболее важны, конечно, сведения о самой планете — именно для этого посылались станций к Марсу. Сюда относятся измерения температуры поверхности и грунта Марса, исследование его рельефа, состава и строения атмосферы. Ученые впервые получили возможность в течение длительного времени наблюдать Марс с близкого расстояния.
В поле зрения приборов, установленных на борту автоматических аппаратов, были участки поверхности размером от 6 до 50 км. С Земли же при аналогичных наблюдениях с помощью оптических телескопов удается выделять участки размером 500—1000 км, а наземные радиотелескопы принимают излучение от всего диска сразу. Понятно, почему искусственные спутники Марса позволяют исследовать планету более детально, чем это можно делать с Земли.
Почти все приборы станций ориентированы так, что при прохождении перицентра (минимальное расстояние от поверхности) они «смотрели» на планету. Спутник в это время двигалея со скоростью около 4 км/сек, и поверхность Марса просматривалась приборами от края до края примерно за полчаса.
Инфракрасный радиометр, принимавший излучение планеты в области волн длиной 8—40