Автоматическая межпланетная станция «Фобос» была разработана в Центре им. Бабакина. Она задумывалась как базовая для последующих межпланетных миссий. Бортовая научная аппаратура была создана при участии научных коллективов из Австрии, Болгарии, Венгрии, Германии, Ирландии, Польши, Финляндии, Франции, Швейцарии, Швеции, Чехословакии, Европейского космического агентства. В баллистическом обеспечении управления космическими аппаратами принимали участие специалисты дальней космической связи США.
Проект «Фобос» включал в себя запуск двух АМС «Фобос-1» и «Фобос-2». Старт первой станции состоялся 7 июля 1988 года, но 1 сентября в результате ошибки наземного оператора она была потеряна.
12 июля 1988 года была запущена «Фобос-2». В ходе 200-суточного полёта на трассе Земля-Марс станцией выполнялась научная программа экспериментов по исследованию межпланетного пространства, Солнца, солнечной активности, регистрации солнечных и галактических гамма-всплесков.
Кроме того, были проведены телевизионные съемки спутника Марса - Фобоса, его и Марса фотометрические, спектральные и радиометрические исследования, также осуществлялись исследования химического состава атмосферы планеты.
Следующий этап сценария миссии подразумевал перевод АМС на еще более близкую к Фобосу орбиту и далее управляемый сход с этой орбиты для сближения с Фобосом. Однако 27 марта 1989 года после проведения телевизионных съемок Фобоса, при которых АМС меняла свою ориентацию для наведения поля зрения видеоспектрометрического комплекса на Фобос, с нею была потеряна радиосвязь.
Через 4 часа после безуспешных попыток восстановить связь был получен ослабленный сигнал, оказавшийся последним сообщением с АМС «Фобос-2».