Leszállások, felszíni felderítések

Később a bolygók körüli pályára állás és a felszínre történő leszállás lett a cél, amellyel megindultak a részletes vizsgálatok, a Naprendszer beható megismerése. Az első „meghódított” bolygó a Vénusz lett, ezzel 1970. december 17-én a Venyera–7 lett az első sikeres leszálló egység egy másik bolygón. A szonda több sikertelen elődje után szállt le a Vénusz felszínén és hihetetlen körülményekről küldött adatokat a meglepően rövid, mindössze 23 perces működése alatt. A Föld ikerbolygóján uralkodó körülmények (óriási hőmérséklet, hihetetlenül magas nyomás) meglepték a kutatókat. A második részletesen vizsgált bolygó a külső szomszédunk volt. A Marsra először a Marsz–3 szállt le, ám a szovjet szonda mindössze 20 másodpercig működött az 1972. december 2-ai leszállásakor. A Mars igazi felfedezésére 1976 nyaráig kellett várni, amikor a Viking-program két ikerszondája leszállt a felszínre, hogy az élet nyomait keresse. A talaj kémiai összetételét vizsgáló űrszondapáros eredményei sem cáfolni, sem megerősíteni nem tudták az élet létezéséről szóló feltételezéseket. A Vikingek nemcsak leszálló szondák voltak, hanem keringő egységekkel is rendelkeztek, amelyek globális fényképező küldetést végeztek (amellett, hogy rádió átjátszó állomásként szolgáltak a leszálló egységek számára).

Húsz év kihagyás után, a ’90-es évek közepétől sorozatban érkeztek a marsszondák a vörös bolygóhoz, köztük keringő és leszálló egységek egyaránt. Új alapelven működő leszállórendszert fejlesztettek ki, marsjárókat a felszínre juttató leszálló egységeknek, és a mozgékony szondákkal – a Bejczy Antal által tervezett autonóm irányítórendszereknek is köszönhetően – nagyságrendekkel hatékonyabb kutatási programokat folytattak. A marsjárós küldetések közül legsikeresebb a 2004-ben leszállt Spirit és Opportunity szondapáros volt, amelyek bebizonyították a víz jelenlétét a bolygón. A felfedezést később a Phoenix szonda megerősítette, ami nem csak a múltban létezett víz nyomait, hanem néhány jégdarab képében a jelenleg is meglevő víz jelenlétét mutatta ki. A vörös bolygót nem csak a felszínen kutató szondák vizsgálták, hanem Mars körüli pályáról számos keringő szonda is. Fényképezéssel, magasságméréssel a globális domborzatot mérték fel (a Vikingekhez képest forradalmian korszerűbb, 20 évvel „frissebb” technikával felvértezve), spektrométereikkel a marsi kőzetek összetételét vizsgálták és a magasból is megerősítették – néhány vízfolyásnyom alapján – a víz jelenlétét. Külön kutatási terület a marsi légkör és a marsi időjárás vizsgálata, ahogy a sarki jégsapkák is külön kutatási területnek számítanak. Utóbbiakról az ESA Mars Express szondája állapította meg a különböző összetételüket: a déli jégsapka főként vízjégből, az északi pedig széndioxidjégből épül fel. A modern Mars-kutatások gerincét az Egyesült Államok végezte összesen négy sikeres leszálló és három keringő szondával, amelyet egy európai szonda egészített ki.
A másik részletesebben kutatott kőzetbolygó a Vénusz volt, amelynek kutatása szintén két hullámban zajlott. Először a szovjet kutatók ambicionálták a bolygó elérését és felderítését, de váratlanul komoly nehézségekbe ütköztek. A Venyera-program első hat szondája elveszett, ugyanis váratlanul szélsőséges körülményekre leltek. A Venyera–7 lett az első sikeres próbálkozás, és a sorozat a Venyera–14-ig tartalmazott leszálló egységeket, amelyek közül a leghosszabban működő egység is csak 127 percig küldött adatokat, a többi egy óráig sem működött. A szondák hihetetlenül magas hőmérséklet és nyomás értékeket – közel 500 °C-ot és a földi légnyomás több mint 90-szeresét – mértek és képeiken félhomályt rögzítettek, amelyben a maximum 1 kilométeres láthatóság volt jellemző. A szovjetek a leszálló egységek után áttértek a keringő egységek alkalmazására, a két utolsó Venyerával, a 16-tal és 17-tel radartérképezést végeztek. 1989-ben a NASA is megjelent a Vénusz felfedezőinek sorában, az űrrepülőgéppel indított Magellán vénuszszondával. A Magellán feladata a két utolsó Venyerához hasonlóan radartérképezés volt. Az amerikai szonda rendkívüli sikerére jellemző a 98%-os lefedettségű háromdimenziós domborzati modell és a 95%-os gravitációs mező modellje.
A Merkúrra a mai napig nem sikerült leszállni vagy pályára állni körülötte, ám már úton van a NASA MESSENGER szondája, amely a tervek szerint 2011-ben ezt a „hiányt” is megszünteti, amikor pályára áll körülötte, hogy egy évig tartó kutatóprogramját elvégezze. Az odaúton végzett hintamanőverek során már így is újabb ismereteket szerzett a szonda a legbelső bolygóról, 2009. szeptember 29-ei közelrepülésekor például egy óriási becsapódási medencéről küldött fotókat.