美国宇航局的火星探测车“好奇号”，计划于本周日抵达这颗红色星球，它的尺寸相当于一辆SUV，这是有充分理由的：它需要携带165磅的科学仪器，穿越岩石和沟壑。但将悍马大小的机器人送往其他行星并非完全可行。首先，成本高昂。（将一辆与“好奇号”重量相当的探测车送往火星需要超过一百万磅的燃料。）大型探测车还非常耗电，且续航里程有限。对于未来的任务，一些研究人员渴望用更少的资源进行更多的科学研究，他们已经开始关注纳米机器人——每个机器人大约比“好奇号”小十亿分之一。
第一批到达火星的纳米机器人可能以“智能尘埃”云的形式出现——这些沙粒大小的机器人会像沙尘暴一样移动，利用火星的风作为推进力。一艘轨道飞行器会将一小盒这些尘埃微粒投放到行星上。从那里，它们将利用火星较低的重力（地球的38%）来借助稀薄的火星风。格拉斯哥大学的物理学家约翰·巴克说，根据他的计算机模拟，一次释放3万个机器人就可以覆盖数千平方英里。每个机器人将包含一个纳米处理器、一个用于与邻近微粒通信的天线、一个用于收集数据的传感器以及一个由电极控制的形状可变聚合物外壳。一旦落地，这些微粒将决定哪些微粒将其光滑的外表面变为凹凸不平的轮廓，从而产生阻力，帮助它们抓住风并移动。这些微粒将利用它们的传感器收集有关火星气流和化学成分的数据，然后将这些信息传达给轨道飞行器，轨道飞行器再将数据传回地球。这个项目听起来可能复杂得不可能实现，但形状可变的聚合物已经在实验室中存在，并且巴克已经开始用厘米大小的原型测试该概念中最具挑战性的部分——通信阵列。
一位工程师正在研究一种相当于纳米机器人火星基地的东西，它可以保护这些“机器人”免受宇宙射线的侵害。对于更复杂和有方向性的任务，例如挖掘火星表面之下并收集样本，机器人将必须自主移动并依靠自身动力。美国宇航局ANTS（自主纳米技术群）计划的研究人员一直在开发一种名为TETwalkers的微型机器人概念，它们能够做到这一点。每个TETwalker将是由碳纳米管支架通过关节连接形成的四面体。每个机器人都可以通过伸长或缩短其支架来移动，从而改变其重心，直到它向期望的方向翻滚。成千上万个纳米级的TETwalkers可以连接在一起形成探测车和天线等设备，它们可以在行星上寻找生命和水的迹象。到目前为止，工程师们已经建造了一个两人高的概念验证模型，该模型可以响应人类的命令而移动。为了将这个原型缩小到纳米尺度，科学家们需要先进的纳米管，它们既能自我移动，又能重新排列以形成不同种类的材料。该计划的负责人史蒂夫·柯蒂斯表示，根据纳米技术发展的速度和资金水平，TETwalkers可能在未来30到40年内登陆火星。
如果没有庇护所，任何居住在火星上的机器人最终都会屈服于行星强烈的宇宙射线和极端天气。为了使纳米机器人能够执行长期任务，东北大学的工程师Constantinos Mavroidis正在研究一个理论计划，该计划相当于一个纳米机器人火星基地。Mavroidis将这个由数英里长的纳米管隧道组成的蜘蛛网称为Networked TerraXplorer概念。轨道飞行器会将预先装载了纳米机器人的TerraXplorer投放到火星表面。一旦就位，受保护的纳米机器人就可以对行星的天气和任何地震活动进行长期测量。
尽管火星可能是纳米机器人的第一个行星目的地，但科学家们最终可能会将它们发送到更遥远、更极端的地区。美国宇航局喷气推进实验室的研究人员正在开发能够承受金星900°F（约482°C）表面温度的碳纳米管。其他人正在研究将纳米机器人穿梭于星际空间的方法。无论如何，在未来几十年里，一些最令人惊叹的太空发现可能来自比玩具车还小的机器人。
