Bol to vzor pre vysielanie "kozmických dvojčiat" i v ďalších prípadoch, prakticky až do 90.rokov, keď misie Mars Observer, Phobos či Galileo boli už také zložité a teda aj finančne nákladné, že sa od tejto praktiky upustilo.

Mariner 3

Prieskumná medziplanetárna sonda Mariner, ktorá sa vydala k Venuši, nadväzovala na konštrukciu lunárnych sond Ranger. Správnosť tejto voľby sa ukázala aj pri stavbe sondy Mariner určenej na výskum Marsu. Základný šesťhran sa zmenil na osembokú prístrojovú kapsulu. Pre ďalší let skonštruovali nový raketový motor, ktorý bolo možné opakovane zapaľovať. Vzhľadom na slabší slnečný svit niesla sonda štyri panely slnečných batérií. Snímače Slnka a jasnej hviezdy Canopus spoločne s tryskami na stlačený dusík a gyroskopy udržiavali sondu v takej polohe, aby jej roztvorené slnečné panely smerovali k Slnku, no vedecké prístroje boli pritom namierené na Mars po celý čas preletu okolo planéty. Životnosť sondy sa zvýšila na viac ako 7 mesiacov a rádiové spojenie sa mohlo udržiavať až na vzdialenosť presahujúcu 240 miliónov km. Okrem vedeckých meracích prístrojov sonda niesla aj malú televíznu kameru a mala získať prvé podrobné zábery povrchu planéty.
Podobne ako pri prvej dvojici sond Mariner, ktoré sa mali vydať k Venuši, doplatila aj prvá dvojica Marinerov určených k letu na Mars na nedostatočnú spoľahlivosť nosnej rakety. Prvý americký štart k Marsu sa uskutočnil 5.novembra 1964, neuvoľnil sa však aerodynamický kryt. Stupeň Agena síce sondu Mariner 3 úspešne urýchlil na medziplanetárnu dráhu, no sonda prestal veľmi skoro vysielať.

Mariner 4

Po neúspechu sondy Mariner 3 nasledoval štart Marinera 4 dňa 28. Novembra 1964. Raketa tentoraz pracovala spoľahlivo. Bez problémov sa oddelil i upravený aerodynamický kryt. Motor stupňa Agena potom sondu naviedol na dráhu okolo Slnka, ktorá mala tvar veľkého oblúka a na ktorej mohol Mariner 4 minúť Mars vo vzdialenosti okolo 240 000 km. Preto sa o 7 dní uskutočnila korekcia dráhy letu a o polnoci zo 14. na 15. júla 1965 preletela sonda nad Marsom vo výške iba 9846 km. Zhruba 40 minút pred maximálnym priblížením začala snímkovacia plošina s televíznou kamerou priečne "riadkovať" planétu, čo umožnilo zaznamenať na magnetickú pásku celkove 22 veľmi kvalitných snímok. Zo zmien rádiových signálov, ktoré prechádzali rádiovým zákrytom za atmosférou Marsu, bola stanovená hodnota tlaku na povrchu Marsu. Nasledujúci deň začal Mariner 4 vysielať zaznamenané snímky do riadiaceho strediska na Zemi. Každý záber sa skladal zo 40 000 bodov a jeho vyslanie pomocou nízkovýkonného vysielača trvalo viac ako osem hodín. Rádioteleskopy špeciálnej sledovacej siete NASA (Deep Space Network) s priemerom 26 m zachytávali signály od Marsu zo zdroja, ktorý mal oveľa slabší výkon než povedzme obyčajná žiarovka v domácnosti.