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1971年5月30日22时23分04秒，美利坚合众国水手9号圆满成功。水手9号用于探索火星，也是水手计划的一部份。经过半年多的飞行，于1972年1月3日进入环绕火星的轨道。其近火点为1390千米，远火点为17920千米，运行周期为12小时34分钟。这是人类派往火星考察的第一颗人造火星卫星。1972年10月27日，水手9号耗尽能源而坠入火星大气中。
水手9号于1971年5月30日发射飞向火星，并于同一年11月14日抵达火星，成为第一个环绕除了地球以外第一颗行星的太空船─仅仅小幅度领先苏联的火星2号及火星3号，它们都在一个月之内抵达。经过好几个月的沙尘暴后它终于传回令人惊讶的地表清晰照片。
水手9号探测器是八面柱体，带有4块太阳能电池帆板.质量976千克，内装两台电视摄像机、电子计算机、信息储存系统、红外辐射计、红外干涉摄谱仪和紫外摄谱仪。
"水手9号"飞船沿火星外层空间轨道飞行，成为火星的第一颗人造卫星，环绕火星轨道进行长期考察。"水手9号"在经历了5个半月的飞行之后，于1971年11月13日抵达火星。"水手9号"成功拍摄了火星全貌，发回7329张照片，确认火星上并不存在运河，火星的一个半球上有许多环行山，外貌很象月球，另一个半球则比较平坦。
水手9号设计为延续进行从水手6号及7号的大气研究，并且绘制超过70%火星地表，以之前火星任务都未有的最低高度(1500公里)及最高分辨率(1公里/像素x100米/像素)。红外线辐射计用来侦测热源做为火山活动的证据。两个火星的卫星也同时被分析。水手9号最后超越它的设计目标。
水手9号为第一艘环绕地球以外行星的太空船。它携带的仪器酬载与水手6号及7号相似，但因为控制太空船进入火星轨道需要较大的推进系统，它的重量比水手6号及水手7号加起来还重。
当水手9号抵达火星时，大气布满了灰尘使地表模糊不清。水手9号的电脑因此由地球规划暂停绘制地表直到几个月后沙尘暴停止。总计在轨道上349天，水手9号传送了7,329张照片，涵盖了超过80%的火星地表。照片披露了河床、陨石坑、巨大的死火山(如奥林帕斯山，太阳系中最大的已知火山)、峡谷(包括水手谷，超过4,000公里长)、风与水的侵蚀作用及沉淀、锋面、雾以及其它。火星的两个小卫星佛伯斯及帝摩斯也有照相。水手9号任务的发现成为了后来维京计划的基础。巨大的水手谷峡谷系统因水手9号的成就而命名。
"水手9号"发射回来的7,329张照片揭示出一颗寒冷的布满尘埃的行星，有着坑坑洼洼的表面，被死火山、大峡谷和极冠所统治着。最令人惊奇的是这样一个发现:看似干涸已久的河床在某一时期曾拥有丰富的水源。发向地球的照片反驳了火星上存在运河的观点，使科学家作出结论，这颗红色行星上并没有生命存在的明显迹象。
水手9号太空船传回的5400万份资料以及7329张火星影像提供了分析火星大气组成、密度、压力及温度，及火星表面全部的地貌情况，行星的重力情情况。水手9号太空船发现火星上具有火山及峡谷(其中最著名就是4800公里长的火星大裂缝)，此外还发现火星南半球浅留有古老的陨石坑，而在北半球的地形则较新，此任务还摄得火星上的火山详细影像以及火星上尘暴的相关资资料。1972年10月27日水手9号耗尽能源而坠入火星大气中。