在太阳系所有八大行星中，人类最感兴趣的就是火星，这不仅是因为它是离我们地球最近的邻居之一，便于我们不时拜访，也不仅是因为火星在历史上与地球环境非常相似，最有可能在上面找到地外生命，而是有更现实的意义，因为我们可以把它当做地球的行星参照物。深入研究火星的特性、气候和地质，有助于我们更清楚地了解有关地球生命的起源与进化、环境和气候的演化与未来趋势，以及地球人类今后所面临的挑战。
美国、俄罗斯、欧洲以及中国等都制定了在本世纪头20年探测火星的规划。特别是美国航空航天局从20世纪80年代起，就把探测火星作为发展航天技术的一个主要目标，制定了详细而具体的长期“火星技术发展计划”，几乎每隔一年都要发射飞船对其进行实地探查，甚至提出在2020年前后派遣航天员直接登临火星。
以往人们探测火星主要利用轨道飞行器和着陆器及火星漫游车。轨道飞行器实际上就是围绕火星运行的人造卫星，通过摄像机和遥感、探地雷达等设备，从整体上了解火星上的大气、地貌、重力、磁场、土壤与矿物成分、内部结构和气候等情况，协助寻找适合火星着陆器降落和探测的地点。
在未来的火星探测任务中，轨道飞行器将更精确地调查火星的环境，在地表和地下寻找水源，详细了解火星的地质史和演化情况。此外，轨道飞行器还可以作为火星中继通讯卫星，协助火星上的着陆器、火星车、气球和火星飞机进行通讯和导航定位。
着陆器和漫游车是实地考察火星表面情况的重要工具。美国在2003年发射的“勇气号”和“机遇号”两辆漫游车每辆质量180kg，在火星上行走了很远的距离，利用携带的电动钻孔机和显微成像仪对火星岩石内部进行观测，取得很多新发现。2007年8月发射的“凤凰号”火星着陆器携带有机器人手臂和小型实验室装置，当它于2008年5月在火星北极附近富含水的冰帽地区着陆后，机器人手臂将开挖地下半米深的冰层，搜寻是否存在生命所需的有机化合物。科学家将了解该地区是否适合未来人类居住。美国还计划在未来发射携带更多的仪器、通过崎岖地形能力更强、行走速度更快、可在火星上行走得更远的大型漫游车“火星科学实验室”。
此外，科学家们还在研制能够在火星大气中飞行的火星气球和火星飞机，以便比轨道飞行器更近距离地观测火星表面；还准备发射一台能够钻探火里表面下200m深度的无人操控智能火星钻机，寻找藏在深处的水源和生命。俄罗斯太阳帆飞船“宇宙1号”的质量
俄罗斯人非常具有创新精神，最早的多级运载火箭设计、第一颗人造卫星和载人飞船等都是他们做出的。如今，他们又首先开展了一种新型动力飞船——太阳帆飞船的实验研究。
20世纪70年代，美国科学家就曾提出过建造太阳帆飞船的设想，建议利用它去探测哈雷彗星，但由于当时技术还很不成熟，整个项目最终被取消。一些科学家并不赞同太阳帆飞船的驱动原理，认为违背了有关物理法则并且存在技术障碍，各国航天机构也没有真正把它列入研发计划，不过俄罗斯科学家对它情有独钟。
2000年，俄罗斯科学院巴巴金科学研究中心的科学家与外国的民间航天科技爱好者合作，共同开展太阳帆飞船太空实验项目，研制出人类历史上第一艘试验型太阳帆飞船“宇宙1号”。它的质量为100kg，有8个如风车叶片的三角形帆，每个帆的长度为15m，相当于10层楼高。这些帆由增强型聚酯薄膜制成，上面镀有一层薄薄的反光金属铝膜。这些帆以飞船的主体为中心环绕排列，帆的厚度仅5μm，和家用保鲜膜差不多，但却坚韧异常。
实验只能在太空进行，因为大气压力和风会把光压淹设，太阳帆在地球大气中无法工作。“宇宙1号”发射的时候，太阳帆被折叠起来，当进入环绕地球的800km预定轨道后，飞船的太阳能电池板将会展开，并自动转向太阳的方向，为飞船的其他设备提供电力，15～22分钟后启动全球定位系统，指引飞行操作。飞船将向太阳帆的支撑架充气，折叠的帆便会像花瓣一样展开，覆盖面积约600m2(相当于1个半篮球场的面积)，然后自动调整角度，使其像直升机的旋翼一样旋转，以便反射来自不同方向的阳光。来自太阳的光子照射到帆上会产生作用力，推动飞船前行，将它推到一个更高的轨道。科学家们甚至准备用地基雷达发出的微波波束照射太阳帆，测试飞船的加速度，验证微波是否能像光这样成为飞船航行的动力。
然而，该项计划在实施的过程中却是命运坎坷，一波三折。2001年7月20日，“宇宙1号”从巴伦支海发射升空，进入太空预定轨道后，飞船没有与火箭的第三级分离，结果太阳帆没有打开，第一次实验失败。2005年6月22日，“宇宙1号”再次从巴伦支海升空。原定计划飞船发射升空后将飞越过北俄罗斯和西伯利亚，经过堪察加半岛东部冲出地球大气层。但在发射后的第83秒，火箭推进器的引擎出现故障停止工作。在发射约20分钟后，飞船与地面失去了联系，实验又一次失败。
不过，俄罗斯科学家们并没有放弃实验，准备再次发射，发誓让太阳帆飞船真正能够在宇宙中航行。