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接下来，俄罗斯大帝国于1971年5月28日15时26分30秒发射火星3号。火星3号由质子-K/D组级运载火箭发射，于1971年12月成功登陆在火星地面。火星3号与火星2号是同一系列的探测船，都拥有1组轨道船与登陆艇。
1971年5月，火星3号探测器成功发射，火星3号登陆器跟火星2号一样，是一个科研奇迹。但在下落过程中遇到一场尘暴，导致火星2号登陆器失败，但还是在1971年12月2日成功降落在火星上面的一处高地上。但是在火星3号登陆器开始首次照相扫描20秒后，它的视频信号突然消失了，永远地失去了与地球的联系。火星3号探测器也以失败而告终。
俄罗斯在后来的几次发射获得一定的成功后，1973年，一组4个火星探测器又发射升空。1973年7月21日升空的"火星4号"，于1974年2月10日飞到距火星2200千米处，由于制动系统故障，未能进入火星轨道。7月26日上天的"火星5号"，于1974年2月12日进入火星轨道，向地面发回火星表面照片，但很快停止工作。8月5日"火星6号"出发，到1974年3月12日在火星表面着陆，但着陆1秒钟后与地面通信中断。8月9日"火星7号"启程，于1974年3月9日从距火星1300千米处掠过，降落装置发生故障，去向不明。由于火星探测连连受挫，前苏联暂时中断了这项计划。
火星4号探测器是俄罗斯大帝国发射的火星探测器，于1973年7月21日在拜科努尔航天发射场成功发射，并于1974年2月10日15时34分（UTC时间）从火星1844公里处飞过。火星4号携带有两套电视成像系统，并搭载了莱曼-阿尔法探测仪用于探测氢气、磁场探测器、离子传感器、红外辐射计、射电望远镜偏振探测器等。
“火星4号”携带了一大堆科学仪器，可谓雄心万丈，但最终未能成功脱离地球轨道，连地球都没成功出去，任务还是以失败而告终。“火星5号”还可以，1974年2月12日顺利到达火星，并成功地在9天时间中绕火星飞行了22圈，传回了大约60张图片，也取得了一系列科学成果，比如测得火星地表最高温度为272K，也就是-1℃左右，还在火星大气40km处探测到一个臭氧层，其密度相当于地球臭氧层密度的1/1000。另外，“火星5号”还推测火星存在一个微弱的磁场，强度约为地球磁场的十万分之三。只可惜“火星5号”没能续太久，最终因发射器增压故障而停止工作。
“火星6号”的目标更大，不仅要绕火星飞几圈，还打算着陆火星，在1974年3月12日，“火星6号”发射成功，实现了在火星上着陆，并在着陆过程中对火星大气进行了观测，但可惜的是，着陆后仅1秒钟，“火星6号”的信号便中断了。紧随其后的“火星7号”也打算着陆火星，但由于着陆器发生故障，最后坠毁了。