АМС «Марс-1» был запущен 1 ноября 1962 года, масса 893,5 кг, длина 3,3 м, диаметр корпуса 1,1 м.

«Марс-1» имел 2 герметичных отсека:

- орбитальный с основной бортовой аппаратурой, обеспечивающей полёт к Марсу;

- планетный с научными приборами, предназначенными для исследования Марса при близком пролёте.

Задачи полёта:

- исследование космического пространства,

- проверка радиолинии на межпланетных расстояниях,

- фотографирование Марса.

Последняя ступень ракеты-носителя с АМС была выведена на промежуточную орбиту ИСЗ и обеспечила старт и необходимое приращение скорости для полёта к Марсу.

Активная система астроориентации имела датчики земной, звёздной и солнечной ориентации, систему исполнительных органов с управляющими соплами, работающими на сжатом газе, а также гироскопические приборы и логические блоки.

Большую часть времени в полёте поддерживалась ориентация на Солнце для освещения солнечных батарей.

Для предусмотренной коррекции траектории полёта станция была снабжена жидкостно-реактивным двигателем и системой управления.

Для связи имелась бортовая радиоаппаратура (частоты 186, 936, 3750 и 6000 Мгц), которая обеспечивала измерение параметров полёта, приём команд с Земли, передачу телеметрической информации в сеансах связи.

Система терморегулирования поддерживала стабильную температуру 15-30 °С.

За время полёта с «Марсом-1» был проведён 61 сеанс радиосвязи, на борт передано более 3000 радиокоманд.

Для траекторных измерений, кроме радиотехнических средств, был использован телескоп диаметром 2,6 м Крымской астрофизической обсерватории.

Полёт «Марса-1» дал новые данные о физических свойствах космического пространства между орбитами Земли и Марса (на расстоянии от Солнца 1-1,24 астрономической единицы), об интенсивности космического излучения, напряжённости магнитных полей Земли и межпланетной среды, о потоках ионизированного газа, идущего от Солнца, и о распределении метеорного вещества (станция пересекла 2 метеорных потока).

Последний сеанс связи состоялся 21 марта 1963 года при удалении станции от Земли на 106 миллионов км.

Неисправность системы ориентации нарушила направленность антенн на Землю и не позволила далее осуществлять радиосвязь.

Сближение с Марсом наступило 19 июня 1963 года (от Марса около 197 тысяч км), после чего «Марс-1» вышел на гелиоцентрическую орбиту с перигелием около 148 миллионов км и афелием около 250 миллионов км.

«Марс-1» не достиг планеты, но дал опыт управления аппаратом на межпланетных расстояниях, астронавигации, а также добыл очень ценные данные о состоянии межпланетной среды.

Схема спуска пенетратора.

Отделение от космического аппарата и автономный полёт пенетраторов началось за 3 - 5 суток до подлёта к Марсу, в результате чего зонды перешли на попадающую траекторию, обеспечивающую их внедрение в заданных районах Марса.

По достижении атмосферы зонды сначала с помощью жёсткого конуса, а затем надувного тормозного устройства совершили аэродинамическое торможение до заданной скорости и внедряются в грунт Марса.