На сегодняшний момент известно, что из всех планет Солнечной системы Марс наиболее подобен Земле. Он сформировался приблизительно 4,5 млрд. лет назад. Ось вращения Марса наклонена к его орбитальной плоскости приблизительно на 23,9°, что сравнимо с наклоном земной оси, составляющим 23,4°, а потому там, как и на Земле, происходит смена сезонов. Хотя в отличие от Земли, которая движется почти по круговой орбите и где каждый сезон продолжается в течение 1/4 года, на Марсе, орбита которого имеет вытянутую форму (это ведет к различию почти в 42 млн. км между самым далеким и самым близким расстоянием его от Солнца, и чем он ближе к Светилу, тем быстрее движется по своей орбите), продолжительность каждого из четырех марсианских сезонов разнится в зависимости от его удаления от Солнца. А потому в марсианском северном полушарии зима коротка и относительно «умеренна», а лето длинное, но прохладное. В южном же наоборот — лето короткое и относительно теплое, а зима длинная и холодная. Марсианский день, называемый сол, составляет 24,66 часа, а его год — 669 сол.
Американские специалисты считают, что экспедиция должна провести на Марсе 500 дней, то есть общая ее продолжительность может составить почти три года. Сам же план получил впечатляющее название «1 000 дней». В российских же проектах, более осторожных в связи с огромным опытом работы на орбите, пребывание космонавтов на планете едва ли превысит несколько дней.
Согласно предлагаемому Россией плану марсианской пилотируемой экспедиции элементы корабля для сборки в единый комплекс должны быть прежде доставлены на околоземную орбиту (исходя из всех расчетов, вес МКК составит 600 т, и с Земли поднять такую махину не удастся). Затем этот комплекс с помощью двигательных установок должен выйти на межпланетную траекторию и в течение нескольких месяцев лететь к Марсу. На подлете к Красной планете комплекс затормозится и выйдет на околомарсианскую орбиту, потом от основной части комплекса отделится специальный посадочный корабль, в котором экипаж экспедиции (или его часть) спустится на поверхность Марса. А после выполнения работы экипаж на взлетном модуле, находящемся в составе посадочного корабля, возвратится на комплекс и экспедиция возьмет курс к Земле.
Выбор из возможных вариантов создания комплекса делается с учетом основных критериев: обеспечение безопасности экипажа, стоимость, исследовательские возможности экспедиции, перспективность уже разработанных технических решений применительно к другим проектам, а также обеспечение высокой вероятности благополучного возвращения экипажа на Землю. Особое внимание уделяется жилому модулю, включающему в себя радиационное убежище с каютами для членов экипажа, средства жизнеобеспечения, командный пост, аппаратуру управления полетом, солнечные батареи и шлюзовую камеру. Наиболее эффективным двигателем для использования на марсианском корабле, по мнению российских специалистов, является электрореактивный двигатель.
В американском проекте для уменьшения веса космического корабля используется идея Роберта Зубрина, предусматривающая производство топлива на Марсе непосредственно из местных ресурсов. Для этого на Красную планету необходимо доставить водород и ядерную силовую установку, которая обеспечивала бы электричеством и жилой комплекс, и завод по производству метана — его планируют получить из водорода, привезенного с Земли, и углекислого газа, взятого из марсианской атмосферы. Используя химическую реакцию Сабатье, из углекислого газа и водорода получают кислород и метан. Шесть тонн водорода, доставленного с Земли, позволят в течение 6—8 месяцев произвести 84 т жидкого кислорода и 24 т метана, последнего должно быть достаточно и для заправки модуля, предназначенного для возвращения космонавтов, и для обеспечения горючим марсохода, который останется работать на планете. Причем, по замыслу Роберта Зубрина, горючее должно быть готово еще до прилета землян на Марс. Таким образом, на Марс ежегодно придется посылать 2 корабля — один с космонавтами, другой — с комплексом для производства горючего для следующей экспедиции (их совместная стоимость — около 50 млрд. долларов).
Российские ученые считают эту идею в перспективе плодотворной, но убеждены, что в первой пилотируемой экспедиции ее использование преждевременно. Российские специалисты предлагают также не посылать на Марс заводы по производству химических элементов горючего, а напрямую использовать углекислый газ, взятый из марсианской атмосферы, в качестве окислителя порошкообразных металлов. Наиболее же перспективным горючим для двигателя, по их мнению, является магний, легко воспламеняющийся в среде из углекислого газа.
Что же касается времени отправки экспедиции, то день 14 января 2014 года предпочтителен потому, что если на пути к Марсу с кораблем возникнут технические проблемы, то он сможет вернуться на Землю, используя гравитационное поле Марса и Венеры. Хотя, если к моменту старта пилотируемой экспедиции плазменные двигатели достигнут необходимого уровня развития, то проблема аварийного возврата перестанет быть актуальной. Но в любом случае первая марсианская миссия стартует только тогда, когда все необходимое для ее осуществления будет находиться в полной готовности. Нам же остается только ждать.
По расчетам профессора астронавтики Д. Логански и его аспиранта М. Окуцу из университета Пурдью (Индиана, США), сделанным для современных двигателей, марсианский корабль должен покинуть Землю 14 января 2014 года. В следующий же раз столь благоприятная ситуация может сложиться как минимум через 10 лет.
