Если в первом проекте аппарат имел форму фары, то теперь ее заменил конический щит в виде зонтика диаметром 11,35 метра. От жесткой центральной части зонтика диаметром 3 метра отходили вниз бериллиевые спицы, к которым крепился тормозной конус, выполненный из стеклоткани.

Перед запуском станции спицы располагались вдоль корпуса аппарата, а после перевода на межпланетную траекторию раскрывались, образуя аэродинамический щит.

В состав станции массой 9135 килограммов входили: траекторный блок (1680 килограммов) и посадочный модуль (7455 килограммов). Последний включал двухступенчатую взлетную марсианскую ракету массой 3190 килограммов и возвращаемый аппарат «Марс-Земля».

В январе 1976 года новый Главный конструктор НПО Сергей Крюков подписал эскизный проект «5М». К 1978 году, когда были готовы первые узлы и агрегаты станции, ЦНИИмаш выпустил документ, в котором говорилось о большой сложности проекта, его высокой стоимости и низкой вероятности успешного завершения. Основываясь на этом документе, министр Афанасьев решил прекратить работу над «5М». Сергей Крюков не согласился с таким решением и подал прошение об отставке.

В это время НАСА запустило к Марсу две автоматические станции проекта «Викинг» («Viking»): первая из них стартовала 20 августа 1975 года, вторая — 9 сентября. Главной целью полета этих наиболее совершенных на тот момент автоматических космических аппаратов было выяснить, существует ли в действительности жизнь на Марсе. 20 июля и 3 сентября 1976 года спускаемые модули «Викингов» совершили мягкую посадку на поверхность красной планеты. Эксперимент века начался.

За четыре года работы телекамеры «Викингов» не зарегистрировали ничего, напоминающего проявление жизни. Далее, анализ марсианских атмосферы и грунта не выявил никаких особенностей, «типичных» для жизни, напротив, атмосфера и грунт создают более сухую и холодную среду, чем в самых сухих пустынях на Земле. В частности, не обнаружено никаких следов метана, его содержание в атмосфере в масштабах всей планеты лежит ниже 25 миллиардных долей.

Посадочные аппараты «Викингов» выполнили по три опыта, специально разработанные для обнаружения живых организмов. В первом из них — эксперименте «куриный бульон» — образец марсианского грунта помещался в питательную среду, благоприятную для жизни. Эксперимент «разложение метки» заключался в воздействии на образец грунта соединениями, содержавшими атомы радиоактивного углерода, чтобы проверить, вырабатывает ли грунт какие-либо (радиоактивные) соединения, типичные для жизни.

В эксперименте «пиролизное разложение» также применялись меченые атомы, но на этот раз в составе газов марсианской атмосферы. Любым микроорганизмам в грунте была дана возможность взаимодействовать с этой меченой атмосферой, а затем грунт прогревали, чтобы выяснить, содержал ли он меченые окись углерода и углекислый газ.

Поразительно, но все три эксперимента дали результаты, которые свидетельствовали о присутствии жизни. В эксперименте «куриный бульон» произошло высвобождение большого количества кислорода; эксперимент «разложение метки» показал увеличение содержания радиоактивных соединений над марсианским грунтом; эксперимент «пиролизное разложение» также дал положительную реакцию, подобную реакции довольно стерильного антарктического грунта. Однако, когда химический анализ марсианского грунта показал полное отсутствие каких-либо органических веществ вплоть до уровня нескольких миллиардных долей и ниже, ученые программы «Викинг» более тщательно проанализировали результаты трех биологических экспериментов и пришли к выводу, что эти результаты могут объясняться небиологическими химическими реакциями — например, они возможны, если марсианский грунт содержит перекиси.