**화성의 위성**은 **포보스**와 **데이모스** 두 개이다. 이들의 겉모습은 불규칙하게 생겼다. 그리스 신화에서 전장에 아버지 아레스와 함께 나가는 쌍둥이 형제인 포보스(공황)와 데이모스(두려움)의 이름을 땄다. 전쟁의 신 아레스는 로마인들에게는 마르스로 알려져 있었다.

지구의 달과 비교하면 포보스와 데이모스는 작다. 포보스의 지름은 22.2&nbsp;km이고 질량은 1.08 kg이며, 데이모스의 지름과 질량은 각각 12.6&nbsp;km, 2.0 kg이다. 포보스가 화성에 더 가까이 붙어 공전하고 있으며 공전궤도 반지름은 9,377 km, 공전 주기는 7.66 시간이다. 반면 데이모스는 화성 중심으로부터 23,460 km 떨어져 있으며 공전 주기는 30.35 시간이다.

## 관측 역사

### 초기 추측
목성의 위성이 발견된 후 화성에도 위성이 있지 않을까라는 추측이 시작되었다. 갈릴레오 갈릴레이는 토성의 양쪽에 돌출부 두 개가 있는 것을 관측했으나(이후 이 돌출부는 고리로 밝혀진다.), 이를 숨기기 위해 아나그램 ''smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras'' 을 사용했다. 요하네스 케플러는 이를 ''Salve umbistineum geminatum Martia proles'' 로 잘못 해석했다.

케플러에게 영감을 받았을지도 모르는 (그리고 케플러의 제3 행성운동법칙을 언급한) 조너선 스위프트는 그의 1726년 풍자 소설 걸리버 여행기 3부 〈라퓨타로의 항해〉 편에서 화성에 달 두 개가 있다는 언급을 한다. 작품 속 라퓨타의 천문학자들은 화성을 도는 위성 두 개를 발견했으며, 두 위성은 각각 화성 지름의 3배, 5배 거리에서 행성을 각각 10시간, 21.5시간에 1회 공전하는 것으로 나온다. 포보스와 데이모스(둘 다 스위프트가 소설을 발표한 지 100년 넘게 지난 1877년 발견되었음)의 실제 공전궤도 거리는 각각 화성 직경의 1.4배, 3.5배이며 공전 주기는 각각 7.66시간, 30.35시간이다. 20세기에 접어들어 초창기 소련의 화성/금성 탐사선을 설계한 V. G. 페르미노프는 스위프트가 화성인들이 지구에 남긴 기록들을 찾아내서 해독했을 것이라고 추측했다.

볼테르의 1752년작 단편 소설 미크로메가스는 지구를 방문한 외계인을 다루고 있는데 화성의 두 위성도 언급된다. 볼테르는 아마도 스위프트에게 영향을 받은 것 같다.

### 발견
아사프 홀은 1877년 8월 12일 UTC 07:48에 데이모스를, 같은해 8월 18일 미국 워싱턴 D.C.의 해군 천문대(포기보텀 소재 구 해군 천문대)에서 GMT 09:14에 포보스를 발견했다. 홀은 8월 10일에 이미 화성의 위성으로 보이는 것들을 목격했었지만 날씨가 좋지 않아서 명확하게 확인하지 못했다.

아사프 홀은 포보스 발견 사실을 공책에 아래와 같이 기록했다.

위성 발견에 사용된 도구는 26인치(66 cm) 반사 망원경으로 당시에는 포기보텀에 설치되어 있었다.

두 위성의 원래 영문명 철자는 이튼 학교의 이학 석사 헨리 마단(1838년~1901년)이 제안한 ''Phobus'' 와 ''Deimus''였다. 그는 일리아스 제15권(공포와 경악을 소환하는 아레스가 등장한다.)에서 이 명칭을 가져왔다.

### 화성의 위성 괴담
1959년 월터 스콧 휴스턴은 ''Great Plains Observer'' 4월호에 "시에라스 대학교의 아서 하얄 박사는 화성의 위성들이 사실은 인공위성이라고 발표했다."라는 만우절 장난 발언을 했다. 사실 하얄 박사라는 사람과 시에라스 대학교는 가공의 존재들이었다. 이후 소련 과학자 이오시프 시크로브스키가 휴스턴의 이 발언을 진지하게 되풀이하여, 휴스턴의 장난은 세계적인 관심을 끌게 되었다. 시크로브스키는 포보스의 밀도 추정치(이후 잘못된 수치임이 증명되었다.)에 근거하여 이 위성은 속이 비어 있는 금속 껍데기로 되어 있다고 주장했다.

### 최근 연구
천문학자들은 숨어 있을지도 모르는 화성의 위성들을 찾아 왔다. 2003년 스콧 셰퍼드와 데이빗 제빗은 불규칙 위성을 찾기 위해 화성의 힐 권역 내 거의 모든 곳을 조사했다. 그러나 화성으로부터 흩어져 나오는 빛 때문에 포보스와 데이모스가 있는 안쪽 수분각 영역을 탐색할 수 없었다. 이후 탐색 결과 안시한계적색등급 23.5보다 밝은 천체는 없었다.

## 특징
만약 화성의 적도 근처에서 포보스를 바라본다면 만월(滿月) 형태 포보스의 크기는 대략 지구에서 보이는 보름달의 3분의 1 정도일 것이다. 각지름은 8'(떠오를 때)와 12'(중천에 있을 때) 사이로 보일 것이다. 포보스는 화성에서 가깝기 때문에 관측자가 화성의 적도로부터 멀어질수록 시야각이 작아질 것이고 궤도가 지평선에 점차 가까워지다가 화성의 극관 지대에서는 지평선 아래로 가려 보이지 않게 될 것이다. 데이모스는 화성 관측자의 눈에는 위성이라기보다는 밝은 별이나 행성처럼 보일 것이다. 사실 시야각도 지구에서 본 금성보다 약간 큰 정도인 2'에 불과하다. 반면 화성에서 본 태양의 시야각은 약 21'이기 때문에 두 위성 모두 태양을 완전히 가리지 못하여 화성에서는 개기일식을 볼 수 없다. 역으로 포보스 표면에서는 개기일식이 매우 흔하여 거의 매일 밤마다 일어날 것이다.

포보스와 데이모스의 움직임은 지구에서 보는 달과는 매우 다르게 보일 것이다. 재빠른 포보스는 서쪽에서 떠올라서 동쪽으로 지며 7시간 만에 다시 서쪽에서 떠오른다. 반면 데이모스는 동기궤도 바로 바깥에 있기 때문에 동쪽에서 떠오르기는 하나 하늘을 매우 천천히 횡단한다. 데이모스의 1 자전주기는 30시간이지만, 자전 주기가 화성의 자전 속도보다 약간 느리기 때문에 화성 표면에서 바라보는 데이모스가 서쪽으로 지는 데에는 2.7 화성일이 걸린다.

두 위성 모두 조석 고정이 되어 있어서 언제나 같은 면만을 화성을 향해 보이고 있다. 포보스는 화성의 자전 속도보다 빠르게 화성을 공전하고 있기 때문에 조석력은 천천히 그러나 지속적으로 포보스의 공전 궤도를 작게 만들고 있다. 미래 어느 시점에 포보스가 화성에 충분히 가까이 다가가면(로슈 한계에 이르면) 포보스는 조석력에 의해 산산조각날 것이다.

## 기원
화성의 위성들이 어디에서 온 것인지는 천문학계의 논쟁거리이다.

화성이 한때 포보스 및 데이모스 크기의 천체 다수에 둘러싸여 있었다는 가설도 있다. Craddock은 화성 표면에 충돌구들이 연달아 형성되어 있는 구조는 과거 포보스 정도의 작은 위성들이 지면에 충돌한 증거일 것이라고 주장했다.

포보스는 화성과 동시에 태어난 게 아니라, 화성이 만들어진 후 화성 근처에서 물질이 다시 뭉쳐서 생겨난 '2세대 태양계 천체'일 수도 있다.{{콘퍼런스 인용

## 탐사
많은 화성 탐사선들이 포보스와 데이모스에 관한 사진들과 자료를 보내 왔지만, 이 두 위성들만을 목표로 탐사하거나 스윙바이 혹은 표면 착륙을 시도한 사례는 많지 않다.

1988년 소련은 포보스 계획을 통해 탐사선 두 개를 성공적으로 발사시켰으나, 둘 다 포보스와 데이모스 표면에 점핑 착륙을 시키는 데에 실패했다.(다만 포보스 2호는 포보스의 사진을 성공적으로 전송했다.) 이후 2011년 러시아는 포보스 그룬트 계획을 실행하여 포보스의 토양 사료를 채취 후 지구로 가져오는 것을 목표로 했으나, 발사중 문제가 발생하여 지구 궤도를 벗어나지 못했다.

1997년과 1998년 NASA의 디스커버리 프로그램에서 알라딘 미션이 결선 진출작으로 선정되었다. 이 계획은 1. 포보스와 데이모스를 모두 방문, 두 위성에 발사체를 날린다. 2. 탐사선은 느린 플라이바이를 수행하면서 분출되어 나온 물질들을 수집한다. 3. 이 물질 샘플들은 연구를 위해 3년 후 지구로 되돌아오는 내용이었다. 그러나 종국적으로 NASA는 이 제안을 기각하고 수성 탐사 계획 메신저를 최종 승자로 선정했다.

2007년 유럽 우주국과 EADS 아스트리움은 2016년에 포보스를 방문하여 탐사선을 착륙시킨 뒤 샘플을 지구로 가져오는 계획을 입안했으나 성사되지 못했다. 2007년부터 캐나다 우주국은 포보스에 순회선과 착륙선을 보내는 PRIME 계획을 준비하고 있다. 2008년부터 NASA 글렌 연구 센터는 포보스/데이모스 샘플 회수 계획을 세우고 있다.