Первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на Марс и единственная в советской космонавтике, была осуществлена 2 декабря 1971 года станцией Марс-3. Она проводилась после третьей коррекции межпланетной траектории полета с использованием системы автономной навигации космической станции и отделения спускаемого аппарата от орбитальной станции.

Автоматическая межпланетная станция Марс-3 была разработана в НПО имени Семена Алексеевича Лавочкина, она состояла из орбитальной станции - искусственного спутника, и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией. Компоновку аппарата предложил молодой конструктор Асюшкин. Система управления, массой 167 килограмм и потребляемой мощностью 800 Ватт, разработана и изготовлена НИИ автоматики и приборостроения.

Станция была запущена с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Протон-К» с дополнительной четвертой ступенью - «разгонным блоком Д», 28 мая 1971 года в 18:26:30 по московскому времени. В отличие от аппаратов предыдущего поколения, Марс-3 был сначала выведен на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли, а затем разгонным блоком Д переведен на межпланетную траекторию.

Полет к Марсу продолжался более шести месяцев, 8 июня и в ноябре 1971 года были успешно проведены коррекции траектории движения. До момента сближения с Марсом полет проходил по программе. Прилет станции к планете совпал с большой пылевой бурей.

Спускаемый аппарат Марс-3 совершил первую в мире мягкую посадку на поверхность Марса, 2 декабря 1971 года. Посадка проводилась после третьей коррекции межпланетной траектории полета с использованием системы космической автономной навигации космической станции и отделения спускаемого аппарата от орбитальной станции. Перед отделением станция Марс-3 была сориентирована так, чтобы спускаемый аппарат мог двигаться в требуемом направлении.

Отделение произошло в 12:14 2 декабря, когда космическая станция подлетала к планете, до торможения орбитальной станции и перехода ее на орбиту спутника Марса. Через 15 минут сработал твердотопливный двигатель перевода спускаемого аппарата с пролетной траектории на траекторию встречи с Марсом.

Для поддержания спускаемого аппарата в такой ориентации во время полета к планете была осуществлена гироскопическая стабилизация. Раскрутка аппарата по продольной оси проводилась с помощью двух малых твердотопливных двигателей, установленных на периферии тормозного экрана. Ферма с системой управления и двигателем перевода, ставшая теперь ненужной, была отделена от спускаемого аппарата.