載人火星之旅“單程票”

　　去幾十年來，載人火星之旅一直是人們的一個夢想。但是，隨著人們越來越意識到所面臨的巨大挑戰，這個夢想似乎變得越來越遙遠——前往火星的長途旅行中，宇航員的健康將受到零重力和高輻射的嚴重威脅；研發載人火星之旅的運載工具無疑需要高昂的費用；為了保證宇航員在長時間太空之旅行程中健康生活，更為了確保他們能在火星表面長時間孤獨地生存，需要花費巨大代價研發和配置大量設備；為了讓前往火星的宇航員安全返回地球，所需的燃料和其他供給都會比阿波羅載人登月項目多得太多(原因很簡單——火星距離地球比月球遠了太多)……所有這些因素加在一起，即使是最頂尖的航天大國——一美國在載人火星之旅方面也只能望而興嘆。
　　然而，最近有科學家稱，只需采取單程之旅，就能解決載人火星之旅所面臨的很大一部分難題。
　　
　　1　單程之旅
　　
　　以科學的名義，他們將在火星上度過余生。
　　2010年10月，兩位美國科學家——華盛頓州立大學的地球與環境科學家迪克·舒爾茨·馬庫奇博士和亞利桑那州立大學的天文學家保羅·戴維斯博士，在美國《宇宙學》雜志上發表文章，提出“單程載人火星之旅”(也稱為“永留火星”)理念并指出，若采取這一思路將有助于早日實現載人火星之旅。
　　
　　并非“自殺性任務”
　　馬庫奇和戴維斯指出，載人火星之旅雖然在技術上完全可行，但這一任務在很近的將來看來是無法實施的。目前存在的巨大障礙首先是費用太大，其中大部分都與把宇航員送回地球有關；另外，在經歷至少一年的飛行途中的失重狀態和火星表面長時間的低重力條件之后，返回地球的宇航員必須接受密集的恢復性項目。不過，如果不把早期的火星人類移民送回地球，費用就會大大降低。
　　馬庫奇和戴維斯提出的這一單程載人火星之旅的想法無疑會激起一些倫理爭議。人們會這樣想：這些人類先驅被丟棄在火星上一去無回，豈不是以科學的名義充當“殉人”?但馬庫奇和戴維斯指出，首批火星定居者其實與北美大陸的早期白人定居者沒有什么兩樣，后者從歐洲出發時就沒指望能夠返回，他們無疑是冒著極大的風險去探險新土地的，他們深知他們的命運很可能是客死他鄉。
　　按照單程火星之旅設想，首批火星宇航員將無法返回地球，他們將作為人類永久移民火星的先行者在火星上度過余生。那么，還有人愿意簽約單程火星之旅嗎?馬庫奇和戴維斯說，他們為推廣單程載人火星之旅理念做過多次演講報告，根據他們事后進行的非正式調查，不管是出于科學好奇心還是出于人類與生俱來的冒險與探索精神，有許多人愿意成為這方面的志愿者。
　　馬庫奇和戴維斯特別強調，單程火星之旅絕對不是“自殺性任務”，首批火星移民決不會被丟在火星上棄之不理。一系列機器人飛船將在他們登陸火星之前發射，將人類移民火星所必需的東西提前發射到火星上，這些東西包括能源設施(例如一座由太陽能電池板助力的小型核反應堆)、至少能滿足兩年需要的食物、從事農耕的基礎物資、進行基本工程和維護性工作所需的一臺或數臺火星巡游車(簡稱火星車)及工具包。此外，各種科研設備也會在火星宇航員出發之前由無人飛船發送到火星。運用現有的技術，機器人能容易地將所有這些設備安裝到位。
　　首批火星移民將主要依賴火星當地資源，例如就地獲取水、養分和庇護(例如熔巖隧洞)。但與此同時，他們將持續獲得從地球上發來的、在火星上暫時無法獲得或生產的必需物資。這種半自力更生的階段可能持續幾十年甚至幾百年，直到最終火星定居點的規模和復雜程度足以讓火星移民能夠完全自主地生活在火星上。到那時，火星表面上已建立起完全自力更生的基地，包括自主生產糧食和處理礦物質及化合物。
　　不容置疑，參加單程火星之旅的宇航員的預期壽命將大大縮短。但是，火星宇航員如果返回地球的話也面臨同樣的問題。太空探索中最冒險的部分是發射和著陸，其次是暴露在太空條件下。如果執行單程任務，這兩大風險肯定都會減半。尤其是飛船上環境擁擠，不可能攜帶復雜的醫療設備(否則會因飛船重量增加而大大提高發射費用及發射難度)，再加上太空環境充滿敵意，所以，宇航員在往返之旅途中所面臨的健康風險會比只去不回高得多。從成本方面來說，由于無需為返程(準確地說，是不在火星上停留太久就返回，否則可以在火星上自行生產燃料)發射燃料和供給，這將大大節省費用。
　　40多年前，在最后一次“阿波羅登月”任務完成后，人類再也沒有踏足過地球以外的任何天體。科學家指出，人類要想著眼長遠進行更有效的太空探測，就不應該再出現這樣的中斷和浪費。而一次單程的載人火星之旅將不同于一次性的“阿波羅登月”計劃。
　　
　　火星先遣隊
　　按照馬庫奇和戴維斯的設想，首批火星先遣隊可以由一組共4人組成，假如預算允許，分成各載兩人的兩艘飛船更為理想，美國的“海盜號”探測任務和“火星探索巡游車”任務就分別準備了兩艘無人探測器和兩部火星車以備萬一及聯袂探索。另外，假如一艘飛船發生了技術故障，另一艘可以及時前往營救。還有一點很重要，那就是登陸火星的任何重要部件都必須一式兩份以備不測。
　　單程載人火星之旅的關鍵是充分的準備工作，馬庫奇和戴維斯將之分為以下三個階段：運用現有和未來的機器人探測器搜集相關數據，為載人飛船登陸火星選擇合適的地點；建立一個無人火星基地，在其中為人類居住配備一切必不可少的條件(火星已有的資源除外)；發射首批火星定居者。這三個階段簡介如下：
　　選好著陸地點在最終確定合適的定居地點之前，應該執行一系列先進偵測任務，例如使用像穿地雷達這樣的地球物理探測工具來定位火星表面下的空洞。目前，科學家已經發現了包括熔巖管(由熔巖河流動形成的大型洞狀結構)在內的多種火山地貌。火星上的熔巖隧洞看起來比地球上的大得多，這可能是因為火星上的引力比地球上小得多。一些位于原來的火星北部海洋低地勢位置附近的火星洞穴中可能包含冰沉積層，就像地球上的很多含冰的洞穴。冰洞可以解決人類火星定居者對水和氧的需要。火星有雖然稀薄但還算夠的大氣層，主要由二氧化碳構成(95％)，但火星大氣層的密度只有地球大氣層的1％，既無地球大氣層那樣的臭氧層也無磁層，因而必須采取一些天然或人工的措施來保護人類定居者免遭離子化和紫外輻射的傷害，而冰洞在這方面可以發揮作用。一旦定位一個候選冰洞之后，就將由機器人探索其內部情況，以確定它是否可以作為人類定居點的選址。
　　建立無人基地　人類定居點的選擇標準最好是有一些天然保護(例如熔巖隧洞)，附近還有其他多種資源(例如水、礦物質和養分)。一旦選定地址，就應該使用無人探測器和機器人(包括小型火星車)來建立無人基地，為迎接首批人類移民做準備。無人基地的配置還要考慮到能夠對感興趣的多個地點進行更深入的調查。無人基地的裝備無需很復雜，但必須配備通訊中轉站和發電設施，最好還有一部遙控望遠鏡。載人登陸飛船應該同時被設計成一個永久定居站，即定居艙的形式，以便讓后續的單程任務擴建定居點。
　　發射首批定居者　對首批定居者的選擇必須考慮多重因素。首先，他們最好已經過了生育年齡，這是因為他們到了火星之后的生命預期可能只有20年或更短。第二，首批定居者將不得不忍耐輻射對他們的身體器官的損害，這種損害在前往火星途中和在火星表面生活過程中都存在。初始的單程載人火星之旅的一種可行辦法是發射兩艘飛船，其中每艘搭載兩名宇航員。理想狀況是，其中一名宇航員同時也是訓練有素的醫生，并且所有這些宇航員都具備良好的科學技術素養，以及對科學探索有強烈的責任心和為科學獻身的精神。
　　一旦首批火星定居者到達火星基地，他們的任務與早期的北美洲定居者將沒有多大的不同，只不過所掌握的技術和工具已經變得復雜得多。他們將在冰洞外面的經過刻意肥沃化的土壤中(上方有由機器人建造的圓頂)種植植物，以此為前哨站的定居者提供食物和額外的氧氣供應。他們將利用微生物來分解和回收廢物。這樣一來，人類基地就成為一個獨立的生物圈(當然，其中一些資源是由火星環境提供的)。
　　由于首批火星定居者不可避免地會面對因隔絕和不確定性帶來的從生理到心理的壓力，因此這些宇航員在前往火星之前要接受嚴格的生理和心理訓練，到達火星后則要通過電子郵件、聲頻和視頻等地球人所熟悉的方式與地球保持不間斷的聯系。在現代通訊時代，他們遠離家園的感覺將不會比早期的南極探險家們更強烈，況且后者沒有經過系統性的心理訓練。
　　隨著時間推移，人類火星先遣隊將緩慢增加后續任務。多個以洞穴為中心的生物圈將相繼創生，它們相互間保持頻繁聯系，共享成果。數十年后，定居點人口有可能增至150人，他們的基因庫將能夠允許進行持續的長期繁育計劃。基因工程技術的運用，再加上新來的人們，火星定居者群體的基因多樣性將進一步增加，這有助于定居者們的健康與長壽。
　　盡管在火星上建立復合定居點需要耗費許多年的巨大努力，但這一計劃在技術上并非行不通。目前已經研發了一些超重型機械起重設備，實際上永久性無人控制基地的建立現在就可以啟動。至于載人火星之旅和火星移民的細節問題，可以放到以后研究。據估計，火星永久性無人基地的建設可以由機器人在20年時間里完成，而首個人類先遣隊在這之后很快就可以登陸火星。
　　
　　為什么要在火星建基地?
　　也許你要問：為什么一定要在火星上建立永久性的人類移民基地呢?理由有好幾方面。首先，長遠來看，在地球人所在的銀河系區域，小行星及彗星撞擊、超新星爆發等宇宙事變對地球上的生命尤其是人類威脅很大。其次，全球性瘟疫、核戰爭或生化戰、失控的全球變暖、突發的生態崩潰和超級火山等也嚴重危及人類生存，而這些惡性事件發生的概率比天體碰撞和超新星爆發還要高。因此，為了確保人類的長期生存，地球人移民其他星球是遲早的事。那么，人類應該移民何方呢?小行星、月球和火星是首批考慮對象。月球離地球最近，月球上面的熔巖隧洞等能夠為人類提供某種程度的保護，但從其他所有方面來看，火星比月球更適合人類移民，尤其是火星上有各種資源，小行星在這方面也無法與火星媲美。
　　火星之所以被認為最適合人類移民和發展，是因為火星在很多方面與地球相似，其中最重要的是火星也具備適度的表面重力、大氣層以及豐富的水、二氧化碳和一系列基本礦物質。火星還是僅次于金星的距離地球最近的行星鄰居，要是在最優條件(所謂“發射窗口”)下發射飛船，哪怕只運用現有的化學火箭技術，前往火星也只需6個月時間。
　　除了在巨大災難發生時為人類提供“諾亞方舟”(救生船)之外，移民火星還有其他種種理由。天體生物學家現在普遍認同。有相當的可能性是火星上存在或曾經存在過微生物，它們有可能生活在火星表面下很深的地方。假如能在火星上建立科研基地，就有助于大大推進對外星生命形式和第二種進化路徑的認識，由此研發出全新的生物技術。可以肯定的是，通過對古老和現代的火星進行深入的對比研究，將有望揭示地球生命的起源。
　　火星上隱藏著豐富的地質和天文信息，而僅僅使用機器人探測器地球人幾乎無法了解到這些信息。在火星表面建立永久性的人類定居點，不僅會大大方便這方面的研究，而且從長遠看，火星基地將為人類或機器人探索太陽系外圍提供跳板。最后，在火星上建立多文化和多國聯合的人類基地，對于促進全人類的和諧、團結來說也具有重大意義。
　　
　　火星生物會威脅地球人的健康嗎?
　　一些人出于行星保護方面的考慮，對載人火星之旅提出質疑，其質疑的核心是火星上究竟是否存在當地生物。馬庫奇和戴維斯認為，火星就算有生物也只可能是微生物，而且這些微生物幾乎不可能對人類移民形成健康威脅，因為兩者的生物化學組成可能截然不同。當然，由于我們仍不清楚火星生物(假如它們真的存在)的生化組成，所以不能掉以輕心。因此，在實施單程載人火星之旅任務之前，有必要發射一艘生命探測飛船和取樣返回飛船。另一方面，假如火星生物的確危及人類健康，那么將這種威脅限制在單程火星之旅的機組成員身上相對要合適一些，因為一次返回地球之旅(哪怕僅僅是一次機器人火星飛船取樣返回地球任務)稍有差池，就可能導致火星生物威脅整個人類的健康。顯然，這里又產生了一個倫理難題難道就可以置單程火星之旅宇航員的安危于不顧嗎?
　　馬庫奇和戴維斯對此沒有給出明確的答案，但他們指出，恰恰相反，一個更可能出現的問題是：人類定居將對火星本土微生物造成威脅。事實上，已有多艘未經消毒或消毒不充分的地球飛船登陸火星。另一方面，在漫長的地質歲月中，地球遭遇天體撞擊產生的撞出物有可能已經把地球微生物多次帶到了火星(地球上也發現了多塊來自火星的隕石，其中有疑為火星微生物的痕跡)。另一個不清楚的問題是：到達火星的地球微生物是否已經適應火星環境，從而繁殖失控，最終完全取代了火星本土的微生物?
　　馬庫奇和戴維斯認為，早期人類移民可以在火星上建立面積很小的“自然保護區”來防止人類的干預。馬庫奇和戴維斯指出，火星微生物的可能存在不應該成為反對送人去火星的一個主要理由，因為人到了火星之后能夠詳細研究火星本土情況，包括火星上有可能存在的生物，從而深化地球人對生命基本特征的認識，并且找到辦法來提升火星生命的前景——假如火星上有生命，就讓它們更加茁壯；反之，就把生命帶到火星上。
　　
　　2　永留火星
　　
　　“忘掉月球，讓我們向火星進發!”
　　火星單程之旅也被通俗地稱為“生死在火星”或“永留火星”，也就是說，最早被送上火星的宇航員將被永遠地留在火星上。這一理念早在20世紀90年代就被首次提出，甚至包括單人單程去火星(被指為典型的“自殺任務”，現已被否定)。
　　永留火星理念的支持者認為，永留火星不僅能大大削減任務成本，而且有助于確保火星永久定居點的建設。在永留火星的倡導者中，“阿波羅”任務登月宇航員巴茲·奧爾德林是最有名的一位，他力促美國政府：“忘掉月球，讓我們向火星進發!”永留火星理念支持者希望，最早能在2030將人類的火星先驅送到火星。
　　火星單程之旅的實施主要包括以下幾大步驟：
　　
　　招募人員
　　根據永留火星理念的基本架構，第一個飛往火星的機組將由6人組成。在首艘載人飛船登陸火星之后的5年里，后續飛行任務將把登陸火星的人數增加到30人，由此可以開始“有機地”擴張火星定居點。由于火星表面能提供一切維持人類社會所需的自然資源(月球則不具備這個條件)，所以在火星表面建立永久定居點被認為是能確保人類成為“行星際物種”的最有效方式。永留火星理念支持者還相信，通過人工授精和數字孵化等手段，還能把上述的30人增加到40人。
　　按照奧爾德林的永留火星理念架構，首批火星宇航員從招募到定居火星的時間安排是：
　　30歲　招募愿意定居火星的先驅者。
　　30～35歲　志愿者接受訓練，以掌握在長時間與世隔絕、并且通訊滯后條件下的社交方法，提高適應能力。
　　35歲　3對已婚伴侶被發射到火星。在接下來的幾年中，又有12對或更多夫妻到火星。
　　35～65歲　建造能避開火星表面輻射的地下居住區，運用人工授精方法確保火星宇航員的基因多樣性。
　　65歲　首批火星先驅們可選擇返回地球或是在火星上退休并安度晚年。
　　
　　建立定居點
　　初期的火星探索者將必需的設備留在火星軌道上或各個登陸區域，這些區域應該相當分散，而且遠離主要定居點。這樣做的目的是一旦發生事故，留在火星軌道上和火星其他區域的設備能發揮替代作用。
　　建設火星人類定居點的第一步是在火星上建立大型加壓居住區，這類居住區最好建在火星地面之下，建筑材料主要是易于生產的火星磚。與此同時，在火星表面部署抗輻射和抗磨損的硬塑料圓頂(確切地說，是符合大地曲率的穹頂)，以確保最終居住區的安全和莊稼生長。初期的火星產業主要是利用當地資源生產塑料、陶瓷和玻璃等容易制造的產品。
　　為了實現人類定居火星的長期目標，必須對火星實施地球化改造——從火星土壤中釋放氣體營造更稠密的火星大氣層并創造火星水循環。這就要求在初始階段要首先對火星進行全球性加熱。具體方案是：首先，用部署在火星軌道上的巨型鏡子聚焦陽光至火星表面；接著，在火星地面建立工廠，將鹵烴(音tīng，也叫鹵化碳，是碳氫化合物)排進火星大氣層；最后，在火星表面播撒能代謝水、氮和碳以制造氨和甲烷(這些溫室氣體都有助于全球變暖)的細菌。在對火星實施地球化改造過程中，火星定居點的建設也能持續大步推進。
　　有人提出了利用火星盈利的頗具商業社會色彩的方法。火星上含有大量稀有金屬礦，氘(音dāo，也叫重氫，是生產核電所需的極昂貴燃料)的含量則比地球高五倍，這些都可以賣到地球以獲取利潤。按照這種模式，移民火星的地球人就有了報酬很高的產業。不過，由于火星上人力資源匱乏，定居者們必須想方設法開發新技術，不斷提高礦石開挖量，這將大大推動火星定居點的技術進步和社會進步。
　　
　　忘掉月球
　　有人提出，火星宇航員將面臨極大的輻射和失重風險。永留火星理念支持者認為這種說法站不住腳。他們指出。在太空中長期居留的宇航員患癌癥的概率的確增加了，但增加的幅度很小；盡管零重力確實是一個挑戰，但宇航員一旦到達火星表面，他們的肌肉組織和免疫系統的活力就會幾乎全部恢復；至于“火星宇航員感染火星病毒并在回到地球后造成火星病毒大流行”的說法則是一派胡言，因為火星上根本不存在宿主來讓病原體演化。
　　有人提出，可以把月球作為移民火星的中轉站或預備訓練基地。永留火星理念支持者認為這純屬無稽之談。他們的理由有兩個：其一，從低地球軌道中轉前往火星比轉道月球要容易得多；其二，月球雖然看起來是一個練習載人火星探索和定居火星技術的絕佳之地，但實際上卻是與火星有著本質區別的天體。月球沒有大氣，與火星的地質差異很大，其表面的溫度變化也比火星劇烈得多，二者的光照周期也不一樣。說到模擬定居火星訓練，與在月球上相比，在地球南極洲、沙漠地帶和美國宇航局訓練中心進行模擬訓練，既便宜得多也有效得多。
　　
　　3　夢想與努力
　　
　　迄今為止，載人火星之旅仍無確切時間表。
　　載人火星任務的預備性研究從上世紀50年代就已開始進行，當時的科學家相信這樣的任務在未來10到30年中就能展開。當然，這些設想現在已全部落空。不過，回顧一下人類在載人火星探索方面的夢想與努力還有很有趣的。
　　
　　20世紀的建議
　　在20世紀中，人們先后提出了一系列載人火星任務建議。
　　沃納·馮·布勞恩(1947年～20世紀50年代)
　　美籍德裔科學家沃納·馮·布勞恩是對載人火星任務進行詳細技術研究的第一人。他的設想是，從地球發射近千輛三截太空車到地球軌道，三截車上搭載著載人火星任務所需的部件，這些部件在地球軌道中的空間站上進行飛船組裝。最終會有10艘飛船前往火星，其中每艘搭載70人。飛船還同時搭載3艘有翼的火星表面遠足飛機到火星，這些有翼飛機能像地球上的飛機那樣在火星E起降。有翼飛機的起降當時之所以被認為在火星上可行，是因為那時的科學家相信火星大氣也很稠密(但后來證明并非如此)。1956年，布勞恩等人對自己的載人火星任務計劃進行了修改，任務規模大大縮減，只需400次發射以組建兩艘火星飛船，飛船總共只搭載一架火星飛機。這一計劃后來再度修改，改由核電離子驅動技術推進行星際飛船。當然，這些設想至今依然是紙上談兵。
　　
　　美國政府建議(20世紀50～60年代)
　　1962年，一些美國大公司開始為美國宇航局研究火星任務設計。它們設想的火星任務包括：讓飛船經過金星，用八部“土星V”推進器將相關部件運到低地球軌道組裝火星飛船，或者只發射一部超大力運載工具將所有飛船部件一次性發射到低地球軌道。雖然這些研究最終并未成為正規計劃，但它們卻是運用美國宇航局太空飛行實際數據對實現載人火星之旅進行的首批詳細分析，為未來的這方面研究奠定了基礎。
　　在“阿波羅登月”計劃成功實施之后，布勞恩再度向美國宇航局建議開展載人登陸火星計劃。他提出利用“土星V”推進器發射兩艘核動力火星飛船，分別搭載6人去火星，具體執行可以選在20世紀80年代初。該計劃曾被當時的美國總統尼克松考慮過，但最終讓位于航天飛機計劃。
　　
　　蘇聯建議(1956年～1970年)
　　蘇聯科學家在從1956年到1962年的一些研究中，建議實施載人探索火星任務，任務計劃名為“火星有人駕駛飛船”(簡稱“MPK”)。到稍晚時候，蘇聯科學家建議發射載人飛船“重型有人駕駛行星際飛行器”(簡稱TMK)到火星和金星但不著陸。TMK原計劃在1971年發射，作為期3年的長時間飛行，其中飛過火星時將發射探測器登陸火星。TMK計劃旨在對抗美國的載人登月成功，但該計劃所需的所謂超大力運載火箭至今沒有研發成功。
　　1969年，蘇聯科學家又提出“火星遠征飛行器”建議(簡稱“MEK”)，計劃讓3～6人機組往返火星一次，任務期長達630天。當然，這一計劃至今也沒有實施。
　　
　　“火星案例”(1981年～1996年)
　　在美國“海盜號”探測器到達火星附近之后，從1981年到1996年，名為“火星案例”的一系列研討會在美國科羅拉多大學舉行，與會者倡導火星載人飛行，提出了相關的技術理念，其中最引人注目的是建議利用火星資源就地制造飛船返程所需燃料，以及將火衛一(福波斯)作為載人登陸火星的中轉站。
　　
　　美國宇航局太空探索提議(1989年)
　　作為對總統建議的回應，同時作為對國際空間站計劃的后續任務建議，美國宇航局進行了載人探索月球和火星的研究，最終形成一份報告。報告中建議把完成國際空間站建造作為美國下一步“太空壯舉”的“關鍵一步”，重返月球并建立永久性基地，然后送宇航員到火星。這份報告被普遍批評為“過于詳盡”和“過于昂貴”，美國國會當時否決了對地球軌道以外載人探索的所有資金計劃。
　　
　　“火星直航”(20世紀90年代初期)
　　由于火星和地球之間的距離因素，載人火星任務比起以往的載人登月來說風險要大得多，成本也高昂得多，例如要為歷時2～3年的火星往返之旅準備供給物資和燃料，飛船必須設計成能抵擋強烈的太陽輻射。1990年，前美國宇航局工程師羅伯特·朱布林等人建議縮小任務規模，利用火星大氣生產返程所需的推進劑。
　　朱布林等人的計劃建議多次發射，但每次發射的火箭功率都不會大于“阿波羅”計劃中所采用的“土星V”火箭。首先，將一艘無人的“地球回歸飛船”發射到火星表面，飛船上搭載氫、一座化學工廠及一座核反應堆。一旦登陸火星，就啟動一系列化學反應，用飛船帶來的8噸氫和取自火星大氣的二氧化碳來生產出112噸甲烷和氧，其中96噸將在任務末期作為“地球回歸飛船”返回地球所需的燃料，其余16噸作為火星巡游車的燃料。據估計，燃料生產過程能在10個月內結束。
　　在“地球回歸飛船”自地球發射大約26個月后，第二艘飛船——搭載著4名宇航員的“火星居住單元”也自地球發射，發射時機選擇的是前往火星的低能量變軌窗口。需要特別說明的是，在火星表面的自動工廠發出信號表明燃料生產成功之前，不能發射“火星居住單元”。“火星居住單元”升空后，經過大約6個月到達火星。在飛行途中，可以把使用后廢棄的上一級火箭系在飛船上，讓兩者環繞同一根軸轉動，以此產生人工重力。
　　在抵達火星附近后，廢棄的火箭被投棄，“火星居住單元”通過空氣制動進入火星軌道，最終在靠近“地球回歸飛船”的地方軟著陸，并由第一艘著陸飛船提供的雷達導航幫助準確降落。一旦登陸火星，機組人員將完成一系列科學研究項目，由“火星居住單元”一并帶來的小型火星車將為他們助力，火星車的動力來自于由“地球回歸飛船”生產的甲烷。最終，宇航員們乘坐“地球回歸飛船”返程，將“火星居住單元”留在火星表面，供后來的火星探索者使用。“地球回歸飛船”的推進器將被用作平衡錘來為回程之旅提供人工重力。
　　盡管上述“火星直航”計劃的成本被認為很節約，但仍然高達550億美元甚至更高。再加上許多技術問題尚待解決，這一思路至今仍未付諸實施。
　　
　　美國宇航局設計參考任務3.0(20世紀末期)
　　從20世紀90年代中期到后期，美國宇航局研究了多個火星探索理念架構，“參考任務3.0”是其中最著名的一個。這些架構實際上是對朱布林等人提出的載人火星探索理念的綜合與延伸，旨在進一步提高有效性，降低風險和成本。
　　
　　21世紀的建議
　　2004年1月14日，美國前總統小布什宣布了名為“太空探索展望”的載人太空探索新架構，其中包括到2012年之前為在月球建立前哨站做好前期準備，到2020年之前著手建立月球前哨站。2007年9月24日，時任美國宇航局局長的邁克爾·格里芬暗示，該局有可能會在2037年發射載人火星飛船。此外，美國宇航局還討論過一些從月球上發射火星飛船以降低旅行成本的方案。不過，這些方案至今仍停留于紙面，并且研究結論還常常互相矛盾。
　　
　　曙光計劃(21世紀初期)
　　歐洲空間局計劃到2030年發射載人飛船到火星。這個名為“曙光計劃”的方案提出，在發射載人火星飛船之前首先要實施機器人任務，模擬在火星表面支持人類生存的條件。不過，“曙光計劃”遭到歐空局成員國中多國的反對，因此該計劃最終能否落實仍是個問號。
　　
　　俄羅斯任務建議(目前)
　　俄羅斯科學家提出了多個載人火星探索的理念和建議，其中最樂觀的估計是在2016～2020年之間發射載人火星飛船，飛船上搭載4～5名俄羅斯航天員，他們將在太空中待上接近兩年時間。2010年，俄羅斯和歐洲空間機構聯合進行了名為“火星500”的地面模擬實驗，模擬宇航員在火星之旅過程中所面臨的生理和心理挑戰。另一項同類型的生物醫學實驗已于2009年7月在俄羅斯完成。
　　
　　“歐洲火星任務”(2005年)
　　德國火星學會在2005年建議實施“歐洲火星任務”，運用“阿麗亞娜5”型火箭的升級版進行多次發射，將一個5人機組送上為期1200天的火星之旅，整個負載為125萬千克。
　　
　　單人單程選項(2006年)
　　2006年，前美國宇航局工程師詹姆斯·麥克廉提出了單人單程飛火星建議，被普遍認為是典型的“自殺性任務”。不過，該建議也得到部分美國媒體的熱捧。
　　
　　美國宇航局設計參考任務5.0(2007年)
　　這份報告中描述了美國宇航局對載人火星探索的最新架構和理念，尤其強調運用現實可行的發射手段和技術能力來實施載人火星之旅。
　　
　　歐洲空間局計劃
　　由歐空局和俄羅斯聯合建議的另一項載人火星之旅計劃是，用兩艘飛船執行火星任務，其中一艘搭載一個6人機組，另一艘運載這趟遠程旅行的所需物資。整個旅行期持續大約440天，在此期間3名宇航員將登陸火星并待上兩個月。這項計劃約需花費200億美元，俄羅斯將承擔30％。
　　
　　“永留火星”
　　這個理念的最新進展是，2010年10月，美國宇航局阿姆斯研究中心主任彼特·沃頓介紹了“百年星艦架構”，支持到2030年實施載人火星單程之旅。這被美國媒體解讀為：宇航局已在考慮永留火星架構的可行性。
　　
　　美國宇航局設計參考任務架構5.0(2009年)
　　在2009年初發布的這一架構中，美國宇航局表示考慮采用“阿雷斯V”發射器、“獵戶座乘員探索飛船”等來實施未來的載人火星探索。不過，這些發射器和飛船尚處在研發的初級階段，因而美國的載人火星探索迄今為止仍無確切時間表。
　　
　　21世紀30年代中期愿景
　　2010年4月15日，美國總統奧巴馬宣布，美國計劃在2l世紀30年代中期發射環繞火星的載人飛船，在這之后將實現載人登陸火星。奧巴馬表示，他相信自己最終能看到美國宇航員登陸火星的場面。美國國會已經批準了載人重返月球、接下來在2025年實現載人小行星探索和在21世紀30年代實現載人火星探索計劃。
　　
　　實際準備情況
　　多個國家和組織都有送人去火星的長期意圖，以下是它們在這方面的實際準備和進展情況。
　　美國　美國目前正在實施一系列火星探索任務，并計劃在不久的將來完成火星取樣返回地球的任務。美國目前的發射器都不具備送人去火星的能力，但正在研發的“獵戶座乘員探索飛船”將可能把宇航員送到地球軌道搭乘轉往火星的飛船，并在火星飛船返回地球軌道后接他們返回地面。另外，美國一些機構已在研發一種基于氬等離子體的火箭，據說它能把從地球運送宇航員去火星的時間縮短到40天以內。假如真是這樣，載人火星之旅或許將變成指日可待的事。不過，無人知道這種新型火箭的研發究竟何時才能完成。
　　歐洲空間局　該局已經向火星表面發射了機器人探測器，但同樣尚無能力將人發射到火星。有人建議將歐空局現有的“自動轉換飛船”轉化為載人火星飛船，但這方面的進展情況目前還不得而知。
　　俄羅斯　俄羅斯(前蘇聯)已經向火星發射了很多探測器，在載人探索太空方面也積累了豐富的經驗，已經能自如地把航天員送到地球軌道。雖然俄羅斯也缺乏能把人送到火星去的發射器，但它計劃與歐洲空間局聯合研發自己的“獵戶座乘員探索飛船”版本。
　　日本　日本向火星發射機器人探測器的努力至今沒有獲得成功。
　　中國　中國的太空探索能力正迅速提高，中國不僅與俄羅斯合作將發射飛船到火衛一(福波斯)取樣并返回地球，而且是全球第三個能夠把人送進地球軌道的國家。中國也有自己的載人登月和載人登陸火星藍圖。
　　(全文圖片由美國宇航局，歐洲空間局提