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  美國國家航空航天局火星通訊軌道器是第一個將中繼與地球的通訊作為基本目標而前往另一顆行星的空間探測器。事實上,它將成為正在不斷增長的行星際網際網路的一個火星通訊中繼站。火星車、科學觀測站和火星軌道上的飛船都將通過火星通訊軌道器與地球通訊。它將幾乎可以在任何時候都與地球保持通訊聯絡,因為它的軌道距離表面相比其它探測器要遠20倍,這就是說它幾乎總是可以直接看到地球。火星通訊軌道器將在火星表面上空5000千米的高度上執行。  除了可以在無線電波和微波的頻率傳送和接收訊號,火星通訊軌道器還將成為在行星間使用鐳射通訊的先驅。傳送和接收訊號的鐳射是近紅外光——剛剛超出人眼可見的電磁波頻率。訊號將穿越數千萬千米的太空。儘管光學通訊更容易受到雲層的影響,但是它們卻有可以以微波通訊10000倍的頻寬傳送資料的潛力。  在它為期十年的在軌任務期間,火星通訊軌道器每天將可以向地球傳送相當於三張CD容量的資料。這些就包括來自火星科學實驗室的資料,火星科學實驗室將會在火星通訊軌道器進入環繞火星軌道後一個月在火星表面著陸,釋放一個機器人火星車,對火星表面展開比以往任何時候都更加詳細的科學考察。  火星通訊軌道器還將攜帶一個足球大小的球體,並在將它釋放到環繞火星軌道之後對它進行跟蹤。這個實驗將會支援美國國家航空航天局2013年發射的使用機器人將火星岩石帶回地球的火星樣本返回任務。成功取得樣本要求在軌道上執行的飛船必須能夠精確跟蹤並擷取從火星表面發射的樣本容器。
火星通訊軌道器(Mars Telecommunications Orbiter, MTO)是原定美國國家航空航天局的2009年火星探測計劃,該計劃因經費問題於2005年7月21日被取消。