Тем временем приближалось «астрономическое окно» — июль 1973 года. На этот год планировалось отправить к Марсу сразу четыре станции серии «М-73». Казалось, на сей раз удача улыбнется и советским ученым. Все четыре ракеты-носителя сработали как надо и к Марсу полетела целая вереница аппаратов: орбитальный «Марс-4» («М-73» № 52С), орбитальный «Марс-5» («М-73» № 53С), посадочный «Марс-6» («М-73» № 50П), посадочный «Марс-7» («М-73» № 51П).

К сожалению, ни одна из этих станций не смогла в полном объеме выполнить поставленную перед ней задачу. 10 февраля 1974 года из-за сбоя в бортовом компьютере не включилась тормозная двигательная установка «Марса-4», станция прошла мимо красной планеты на расстоянии 2200 километров, передав на Землю только один снимок, после чего стала искусственным спутником Солнца с периодом обращения 556 дней. 12 февраля 1974 года «Марс-5» вышел на околомарсианскую орбиту высотой в перигее 1760 километров, но быстро растратил энергию и в течение нескольких дней сумел заснять лишь незначительную часть южного полушария планеты. 9 марта 1974 года спускаемый аппарат станции «Марс-7» промахнулся мимо красной планеты, пройдя в 1300 километрах от ее поверхности, и превратился в искусственный спутник Солнца с периодом обращения 574 дня. 12 марта 1974 года спускаемый аппарат станции «Марс-6» вошел в атмосферу Марса, выпустил парашют и начал передавать первые данные. Однако через 150 секунд связь с ним прервалась.

Невзирая на то, что по марсианской программе СССР и по репутации НПО Лавочкина был нанесен тяжелейший удар, министр Афанасьев вновь приказал разработать проект доставки марсианского грунта. Он, видимо, полагал, что провал программы «М-73» дал неоценимый опыт и конструкторы НПО больше не повторят прошлых ошибок.

В это время ситуация изменилась. Поскольку производство ракеты «Н-1» было остановлено, для запуска космических аппаратов мог использоваться только носитель «Протон-К».

Грузоподъемности этой ракеты для выполнения программы полета за грунтом явно не хватало.

Решили использовать схему из трех запусков. Разгонный блок «Д» должен был состыковаться на орбите со вторым таким же блоком, на котором устанавливалась станция. Последовательно срабатывая, блоки могли бы вывести на межпланетную траекторию аппарат массой 8500 килограммов.

При подлете к Марсу от станции отделяется спускаемый модуль, а орбитальный аппарат, служащий ретранслятором телеметрии, переводится на пролетную траекторию. Спускаемый модуль выполняет скользящий спуск в атмосфере и посадку на марсианскую поверхность. Используя панорамные снимки, по командам с Земли образцы грунта собираются и загружаются в капсулу, установленную на второй ступени возвратной ракеты массой 2000 килограммов, которая служит для доставки образцов на околомарсианскую орбиту. На орбите капсула стыкуется с аппаратом, запущенным еще одной ракетой «Протон-К» и содержащим возвращаемый аппарат, в который и перегружается капсула. При наступлении благоприятной даты грунт начинает свое путешествие на Землю. Чтобы избежать «биологического загрязнения», предполагалось перевести возвращаемый аппарат на околоземную орбиту, где его «выловит» пилотируемый корабль, на котором образцы попадут на Землю. Таким образом, для доставки грунта должны были выполняться три запуска ракеты «Протон-К» и три автоматические стыковки в космосе.

Очевидно, этот проект (получивший обозначение «5М») был слишком сложным. Заместитель главного конструктора Пантелеев, которому поручили разработку проекта, для его упрощения и уменьшения числа стыковок в космосе, предложил увеличить массу станции путем модификации блока «Д».