Le contexte fin 1965 est à la course à la Lune. Le programme de reconnaissance robotique américain Ranger vient de finir et son successeur Surveyor se prépare. L’équivalant soviétique Luna continue à un rythme effréné malgré les échecs. Du coté des programmes de préparation technologique, Gemini bat son plein, pendant qu’après le succès quasi miraculeux des missions Voshkod, les programmes Zond et Soyouz prennent du retard. Dans cette position plutôt défavorable, les soviétiques décident de repartir les efforts. L’OKB 1 qui gérait à la fois les missions habitées et l’exploration lunaire et planétaire accumulait les échecs. Pour se concentrer sur la course habitée, Serguei Korolev (patron de l’OKB 1) décide de se débarrasser des programmes d’exploration robotique peu de temps avant sa mort.
La lourde tâche de redorer le blason soviétique dans ce domaine est attribuée à l’OKB Lavotchine (ex OKB 301) qui n’a aucune expérience dans le spatial. Cependant son directeur, Babakine, a une grande expérience les systèmes de guidage radar des missiles qui implique pour les composantes électroniques de pointe des contraintes similaires aux sondes spatiales.
L’OKB Lavotckine met de côté l’exploration de Mars et commence par construire des installations d’essai (centrifugeuse, autoclave) qui sont utilisés ensuite pour améliorer les sondes 4MV pour en faire des V67. Les résultats se font sentir dès la première fenêtre de tir vers Vénus en juin 1967. Même si une sonde est encore perdue suite à la défaillance du lanceur Molnia. La seconde (venera 4) est lancée correctement. Elle pénètre violemment dans l’atmosphère puis continue une descente plus doucement sous parachute. Le contact est finalement perdu lorsque la température atteint 262°C et la pression de 22 bars sans que l’on puisse savoir si c’était à cause de l’impact avec le sol ou à une surchauffe.
Les américains ne consacrent pas autant d’efforts à cette fenêtre de tir et préfèrent consacrer ses ressources aux missions lunaires. Le JPL récupère donc la sonde de réserve des missions Mariner 3 et 4 vers Mars et lui attribue le nom de Mariner 5. Il la réadapte aux missions vénusiennes en augmentant sa protection thermique et retournant certains éléments comme les panneaux solaires. L’utilisation d’un lanceur Atlas-Agena interdit l’emport d’une sonde atmosphérique, mais l’étude des signaux de la sonde juste avant et après son passage derrière Vénus (et traversant donc son atmosphère) permet d’estimer une température de surface de 430°C.
Pour la fenêtre vénusienne suivante en janvier 1969, les soviétiques retentent une double mission atmosphérique comme en 1967. Les sondes V69 ont un parachute réduit pour pénétrer plus rapidement dans l’atmosphère. Pour une fois les deux lanceurs Molnia fonctionnent correctement et les sondes Venera 5 et 6 pénètrent plus profondément et cèdent respectivement sous 26 et 40 bar.
1969 est surtout marqué par une fenêtre martienne au mois de mars. Les deux superpuissances ont décidé d’en profiter pour lancer des sondes avec de nouveau lanceur. L’OKB Lavotchkine préparait deux sondes M69 de 5 tonnes lancées par la fusée Proton (contre 1 tonne pour les sondes lancées par Molnia). Elles sont toutes les deux perdues à la suite d’une défaillance du dernier étage du lanceur. Côté américain, le seconde étage Centaur est enfin prêt et est monté sur un premier étage Atlas. Cela permet de faire passer les sondes Mariner à 450 kg soit le double de ce qui était faisable avec Atlas-Agena. Les lancements de Mariner 6 et 7 se font parfaitement, et après un transit mouvementé, elles survolent l’objectif fin juillet 1969 et sont largement éclipsées par le succès d’Apollo 11.
Les efforts martiens se prolongent avec la fenêtre de mai 1971 avec l’arrivée des orbiteurs. Mariner 8 et une sonde soviétique est perdue au lancement, mais Mariner 9 transmet des données en orbite pendant 1 an et demi. Les orbiteurs soviétiques de Mars 2 et 3 font de même pendant 9 mois chacune. Les sondes soviétiques, plus lourdes grâce à Proton, emportent aussi des atterrisseurs qui ont moins de chance. Le premier s’écrase sur Mars et le second parvient à se pose en douceur en pleine tempête de poussière planétaire et perd le contact avant même d’avoir pu envoyer une image complète.
Les soviétiques prépare et lancent 4 sondes pendant la fenêtre de juillet 1973 qui fournissent seulement 9 jours de données de collecte en orbite et aucun atterrissage réussi.
Pendant ce temps, Vénus est plutôt délaissée. Les américains n’y envoient aucune sonde et les russes continuent avec de vieux modèles de sonde et le lanceur Molnia. Les fenêtres d’aout 1970 et mars 1972 sont particulièrement similaires. C’est à chaque fois deux sondes qui sont lancées dont une est à chaque fois perdue lors du lancement. La sonde survivante de 1970 devenue Venera 7 parvient jusqu’à Vénus et continue à transmettre des données jusqu’à la surface. Mais la communication devient faible en surface et pendant 20 minutes, seule la température 475°C est transmise à la Terre. En 1972, Venera 8 suit le même profil, mais parvient à conserver une connexion stable depuis la surface. Cela est suffisant pour confirmer une température de 470°C et une pression de 90 bars.
La fenêtre vénusienne de novembre 1973, n’est pas utilisée par les soviétiques. La seule sonde lancée est Mariner 10, la dernière du programme. Lancée par une Atlas-Centaur, elle effectue un survol de Vénus mais a surtout pour rôle d’effectuer 3 survols de Mercure, la dernière planète tellurique encore non explorée.
