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去几十年来，载人火星之旅一直是人们的一个梦想。但是，随着人们越来越意识到所面临的巨大挑战，这个梦想似乎变得越来越遥远——前往火星的长途旅行中，宇航员的健康将受到零重力和高辐射的严重威胁；研发载人火星之旅的运载工具无疑需要高昂的费用； 为了保证宇航员在长时间太空之旅行程中健康生活，更为了确保他们能在火星表面长时间孤独地生存，需要花费巨大代价研发和配置大量设备；为了让前往火星的宇航员安全返回地球，所需的燃料和其他供给都会比阿波罗载人登月项目多得太多(原因很简单——火星距离地球比月球远了太多)……所有这些因素加在一起，即使是最顶尖的航天大国——一美国在载人火星之旅方面也只能望而兴叹。 然而，最近有科学家称，只需采取单程之旅，就能解决载人火星之旅所面临的很大一部分难题。
1 单程之旅
以科学的名义，他们将在火星上度过余生。 2010年10月，两位美国科学家——华盛顿州立大学的地球与环境科学家迪克·舒尔茨·马库奇博士和亚利桑那州立大学的天文学家保罗·戴维斯博士，在美国《 宇宙学》杂志上发表文章，提出“单程载人火星之旅”(也称为“永留火星”)理念并指出，若采取这一思路将有助于早日实现载人火星之旅。
并非“自杀性任务”
马库奇和戴维斯指出，载人火星之旅虽然在技术上完全可行，但这一任务在很近的将来看来是无法实施的。目前存在的巨大障碍首先是费用太大，其中大部分都与把宇航员送回地球有关；另外，在经历至少一年的飞行途中的失重状态和火星表面长时间的低重力条件之后，返回地球的宇航员必须接受密集的恢复性项目。不过，如果不把早期的火星人类移民送回地球，费用就会大大降低。
马库奇和戴维斯提出的这一单程载人火星之旅的想法无疑会激起一些伦理争议。人们会这样想：这些人类先驱被丢弃在火星上一去无回，岂不是以科学的名义充当“殉人”?但马库奇和戴维斯指出，首批火星定居者其实与北美大陆的早期白人定居者没有什么两样，后者从欧洲出发时就没指望能够返回，他们无疑是冒着极大的风险去探险新土地的，他们深知他们的命运很可能是客死他乡。
按照单程火星之旅设想，首批火星宇航员将无法返回地球，他们将作为人类永久移民火星的先行者在火星上度过余生。那么，还有人愿意签约单程火星之旅吗?马库奇和戴维斯说，他们为推广单程载人火星之旅理念做过多次演讲报告，根据他们事后进行的非正式调查，不管是出于科学好奇心还是出于人类与生俱来的冒险与探索精神，有许多人愿意成为这方面的志愿者。
马库奇和戴维斯特别强调，单程火星之旅绝对不是“自杀性任务”，首批火星移民决不会被丢在火星上弃之不理。一系列机器人飞船将在他们登陆火星之前发射，将人类移民火星所必需的东西提前发射到火星上，这些东西包括能源设施(例如一座由太阳能电池板助力的小型核反应堆)、至少能满足两年需要的食物、从事农耕的基础物资、进行基本工程和维护性工作所需的一台或数台火星巡游车(简称火星车)及工具包。此外，各种科研设备也会在火星宇航员出发之前由无人飞船发送到火星。运用现有的技术，机器人能容易地将所有这些设备安装到位。
首批火星移民将主要依赖火星当地资源，例如就地获取水、养分和庇护(例如熔岩隧洞)。但与此同时，他们将持续获得从地球上发来的、在火星上暂时无法获得或生产的必需物资。这种半自力更生的阶段可能持续几十年甚至几百年，直到最终火星定居点的规模和复杂程度足以让火星移民能够完全自主地生活在火星上。到那时，火星表面上已建立起完全自力更生的基地，包括自主生产粮食和处理矿物质及化合物。
不容置疑，参加单程火星之旅的宇航员的预期寿命将大大缩短。但是，火星宇航员如果返回地球的话也面临同样的问题。太空探索中最冒险的部分是发射和着陆，其次是暴露在太空条件下。如果执行单程任务，这两大风险肯定都会减半。尤其是飞船上环境拥挤，不可能携带复杂的医疗设备(否则会因飞船重量增加而大大提高发射费用及发射难度)，再加上太空环境充满敌意，所以，宇航员在往返之旅途中所面临的健康风险会比只去不回高得多。从成本方面来说，由于无需为返程(准确地说，是不在火星上停留太久就返回，否则可以在火星上自行生产燃料)发射燃料和供给，这将大大节省费用。
40多年前，在最后一次“阿波罗登月”任务完成后，人类再也没有踏足过地球以外的任何天体。科学家指出，人类要想着眼长远进行更有效的太空探测，就不应该再出现这样的中断和浪费。而一次单程的载人火星之旅将不同于一次性的“阿波罗登月”计划。
火星先遣队
按照马库奇和戴维斯的设想，首批火星先遣队可以由一组共4人组成，假如预算允许，分成各载两人的两艘飞船更为理想，美国的“海盗号”探测任务和“火星探索巡游车”任务就分别准备了两艘无人探测器和两部火星车以备万一及联袂探索。另外，假如一艘飞船发生了技术故障，另一艘可以及时前往营救。还有一点很重要，那就是登陆火星的任何重要部件都必须一式两份以备不测。
单程载人火星之旅的关键是充分的准备工作，马库奇和戴维斯将之分为以下三个阶段：运用现有和未来的机器人探测器搜集相关数据，为载人飞船登陆火星选择合适的地点；建立一个无人火星基地，在其中为人类居住配备一切必不可少的条件(火星已有的资源除外)；发射首批火星定居者。这三个阶段简介如下：
选好着陆地点在最终确定合适的定居地点之前，应该执行一系列先进侦测任务，例如使用像穿地雷达这样的地球物理探测工具来定位火星表面下的空洞。目前，科学家已经发现了包括熔岩管(由熔岩河流动形成的大型洞状结构)在内的多种火山地貌。火星上的熔岩隧洞看起来比地球上的大得多，这可能是因为火星上的引力比地球上小得多。一些位于原来的火星北部海洋低地势位置附近的火星洞穴中可能包含冰沉积层，就像地球上的很多含冰的洞穴。冰洞可以解决人类火星定居者对水和氧的需要。火星有虽然稀薄但还算够的大气层，主要由二氧化碳构成(95％)，但火星大气层的密度只有地球大气层的1％，既无地球大气层那样的臭氧层也无磁层，因而必须采取一些天然或人工的措施来保护人类定居者免遭离子化和紫外辐射的伤害，而冰洞在这方面可以发挥作用。一旦定位一个候选冰洞之后，就将由机器人探索其内部情况，以确定它是否可以作为人类定居点的选址。
建立无人基地
人类定居点的选择标准最好是有一些天然保护(例如熔岩隧洞)，附近还有其他多种资源(例如水、矿物质和养分)。一旦选定地址，就应该使用无人探测器和机器人(包括小型火星车)来建立无人基地，为迎接首批人类移民做准备。无人基地的配置还要考虑到能够对感兴趣的多个地点进行更深入的调查。无人基地的装备无需很复杂，但必须配备通讯中转站和发电设施，最好还有一部遥控望远镜。载人登陆飞船应该同时被设计成一个永久定居站，即定居舱的形式，以 便让后续的单程任务扩建定居点。
发射首批定居者 对首批定居者的选择必须考虑多重因素。首先，他们最好已经过了生育年龄，这是因为他们到了火星之后的生命预期可能只有20年或更短。第二，首批定居者将不得不忍耐辐射对他们的身体器官的损害，这种损害在前往火星途中和在火星表面生活过程中都存在。初始的单程载人火星之旅的一种可行办法是发射两艘飞船，其中每艘搭载两名宇航员。理想状况是，其中一名宇航员同时也是训练有素的医生，并且所有这些宇航员都具备良好的科学技术素养，以及对科学探索有强烈的责任心和为科学献身的精神。 一旦首批火星定居者到达火星基地，他们的任务与早期的北美洲定居者将没有多大的不同，只不过所掌握的技术和工具已经变得复杂得多。他们将在冰洞外面的经过刻意肥沃化的土壤中(上方有由机器人建造的圆顶)种植植物，以此为前哨站的定居者提供食物和额外的氧气供应。他们将利用微生物来分解和回收废物。这样一来，人类基地就成为一个独立的生物圈(当然，其中一些资源是由火星环境提供的)。
由于首批火星定居者不可避免地会面对因隔绝和不确定性带来的从生理到心理的压力，因此这些宇航员在前往火星之前要接受严格的生理和心理训练，到达火星后则要通过电子邮件、声频和视频等地球人所熟悉的方式与地球保持不间断的联系。在现代通讯时代，他们远离家园的感觉将不会比早期的南极探险家们更强烈，况且后者没有经过系统性的心理训练。
随着时间推移，人类火星先遣队将缓慢增加后续任务。多个以洞穴为中心的生物圈将相继创生，它们相互间保持频繁联系，共享成果。数十年后，定居点人口有可能增至150人，他们的基因库将能够允许进行持续的长期繁育计划。基因工程技术的运用，再加上新来的人们，火星定居者群体的基因多样性将进一步增加，这有助于定居者们的健康与长寿。 尽管在火星上建立复合定居点需要耗费许多年的巨大努力，但这一计划在技术上并非行不通。目前已经研发了一些超重型机械起重设备，实际上永久性无人控制基地的建立现在就可以启动。至于载人火星之旅和火星移民的细节问题，可以放到以后研究。据估计，火星永久性无人基地的建设可以由机器人在20年时间里完成，而首个人类先遣队在这之后很快就可以登陆火星。
为什么要在火星建基地?
也许你要问：为什么一定要在火星上建立永久性的人类移民基地呢?理由有好几方面。首先，长远来看，在地球人所在的银河系区域，小行星及彗星撞击、超新星爆发等宇宙事变对地球上的生命尤其是人类威胁很大。其次，全球性瘟疫、核战争或生化战、失控的全球变暖、突发的生态崩溃和超级火山等也严重危及人类生存，而这些恶性事件发生的概率比天体碰撞和超新星爆发还要高。因此，为了确保人类的长期生存，地球人移民其他星球是迟早的事。那么，人类应该移民何方呢?小行星、月球和火星是首批考虑对象。月球离地球最近，月球上面的熔岩隧洞等能够为人类提供某种程度的保护，但从其他所有方面来看，火星比月球更适合人类移民，尤其是火星上有各种资源，小行星在这方面也无法与火星媲美。
火星之所以被认为最适合人类移民和发展，是因为火星在很多方面与地球相似，其中最重要的是火星也具备适度的表面重力、大气层以及丰富的水、二氧化碳和一系列基本矿物质。火星还是仅次于金星的距离地球最近的行星邻居，要是在最优条件(所谓“发射窗口”)下发射飞船，哪怕只运用现有的化学火箭技术，前往火星也只需6个月时间。
除了在巨大灾难发生时为人类提供“诺亚方舟”(救生船)之外，移民火星还有其他种种理由。天体 生物学家现在普遍认同。有相当的可能性是火星上存在或曾经存在过微生物，它们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，就有助于大大推进对外星生命形式和第二种进化路径的认识，由此研发出全新的生物技术。可以肯定的是，通过对古老和现代的火星进行深入的对比研究，将有望揭示地球 生命的起源。
火星上隐藏着丰富的地质和天文信息，而仅仅使用机器人探测器地球人几乎无法了解到这些信息。在火星表面建立永久性的人类定居点，不仅会大大方便这方面的研究，而且从长远看，火星基地将为人类或机器人探索 太阳系外围提供跳板。最后，在火星上建立多文化和多国联合的人类基地，对于促进全人类的和谐、团结来说也具有重大意义。
火星生物会威胁地球人的健康吗?
一些人出于行星保护方面的考虑，对载人火星之旅提出质疑，其质疑的核心是火星上究竟是否存在当地生物。马库奇和戴维斯认为，火星就算有生物也只可能是微生物，而且这些微生物几乎不可能对人类移民形成健康威胁，因为两者的生物化学组成可能截然不同。当然，由于我们仍不清楚火星生物(假如它们真的存在)的生化组成，所以不能掉以轻心。因此，在实施单程载人火星之旅任务之前，有必要发射一艘生命探测飞船和取样返回飞船。另一方面，假如火星生物的确危及人类健康，那么将这种威胁限制在单程火星之旅的机组成员身上相对要合适一些，因为一次返回地球之旅(哪怕仅仅是一次机器人火星飞船取样返回地球任务)稍有差池，就可能导致火星生物威胁整个人类的健康。显然，这里又产生了一个伦理难题难道就可以置单程火星之旅宇航员的安危于不顾吗?
马库奇和戴维斯对此没有给出明确的答案，但他们指出，恰恰相反，一个更可能出现的问题是：人类定居将对火星本土微生物造成威胁。事实上，已有多艘未经消毒或消毒不充分的地球飞船登陆火星。另一方面，在漫长的地质岁月中，地球遭遇天体撞击产生的撞出物有可能已经把地球微生物多次带到了火星(地球上也发现了多块来自火星的陨石，其中有疑为火星微生物的痕迹)。另一个不清楚的问题是：到达火星的地球微生物是否已经适应火星环境，从而繁殖失控，最终完全取代了火星本土的微生物?
马库奇和戴维斯认为，早期人类移民可以在火星上建立面积很小的“自然保护区”来防止人类的干预。马库奇和戴维斯指出，火星微生物的可能存在不应该成为反对送人去火星的一个主要理由，因为人到了火星之后能够详细研究火星本土情况，包括火星上有可能存在的生物，从而深化地球人对生命基本特征的认识，并且找到办法来提升 火星生命的前景——假如火星上有生命，就让它们更加茁壮；反之，就把生命带到火星上。
2 永留火星
“忘掉月球，让我们向火星进发!” 火星单程之旅也被通俗地称为“生死在火星”或“永留火星”，也就是说，最早被送上火星的宇航员将被永远地留在火星上。这一理念早在20世纪90年代就被首次提出，甚至包括单人单程去火星(被指为典型的“自杀任务”，现已被否定)。 永留火星理念的支持者认为，永留火星不仅能大大削减任务成本，而且有助于确保火星永久定居点的建设。在永留火星的倡导者中，“阿波罗”任务登月宇航员巴兹·奥尔德林是最有名的一位，他力促美国政府：“忘掉月球，让我们向火星进发!”永留火星理念支持者希望，最早能在2030将人类的火星先驱送到火星。
火星单程之旅的实施主要包括以下几大步骤： 招募人员
根据永留火星理念的基本架构，第一个飞往火星的机组将由6人组成。在首艘载人飞船登陆火星之后的5年里，后续飞行任务将把登陆火星的人数增加到30人，由此可以开始“有机地”扩张火星定居点。由于火星表面能提供一切维持人类社会所需的自然资源(月球则不具备这个条件)，所以在火星表面建立永久定居点被认为是能确保人类成为“行星际物种”的最有效方式。永留火星理念支持者还相信，通过人工授精和数字孵化等手段，还能把上述的30人增加到40人。 按照奥尔德林的永留火星理念架构，首批火星宇航员从招募到定居火星的时间安排是：
30岁 招募愿意定居火星的先驱者。 30～35岁 志愿者接受训练，以掌握在长时间与世隔绝、并且通讯滞后条件下的社交方法，提高适应能力。 35岁 3对已婚伴侣被发射到火星。在接下来的几年中，又有12对或更多夫妻到火星。 35～65岁 建造能避开火星表面辐射的地下居住区，运用人工授精方法确保火星宇航员的基因多样性。 65岁 首批火星先驱们可选择返回地球或是在火星上退休并安度晚年。
建立定居点
初期的火星探索者将必需的设备留在火星轨道上或各个登陆区域，这些区域应该相当分散，而且远离主要定居点。这样做的目的是一旦发生事故，留在火星轨道上和火星其他区域的设备能发挥替代作用。 建设火星人类定居点的第一步是在火星上建立大型加压居住区，这类居住区最好建在火星地面之下，建筑材料主要是易于生产的火星砖。与此同时，在火星表面部署抗辐射和抗磨损的硬塑料圆顶(确切地说，是符合大地曲率的穹顶)，以确保最终居住区的安全和庄稼生长。初期的火星产业主要是利用当地资源生产塑料、陶瓷和玻璃等容易制造的产品。 为了实现人类定居火星的长期目标，必须对火星实施地球化改造——从火星土壤中释放气体营造更稠密的火星大气层并创造火星水循环。这就要求在初始阶段要首先对火星进行全球性加热。具体方案是：首先，用部署在火星轨道上的巨型镜子聚焦阳光至火星表面；接着，在火星地面建立工厂，将卤烃(音tīng，也叫卤化碳，是碳氢化合物)排进火星大气层；最后，在火星表面播撒能代谢水、氮和碳以制造氨和甲烷(这些温室气体都有助于全球变暖)的细菌。在对火星实施地球化改造过程中，火星定居点的建设也能持续大步推进。 有人提出了利用火星盈利的颇具商业社会色彩的方法。火星上含有大量稀有金属矿，氘(音dāo，也叫重氢，是生产核电所需的极昂贵燃料)的含量则比地球高五倍，这些都可以卖到地球以获取利润。按照这种模式，移民火星的地球人就有了报酬很高的产业。不过，由于火星上人力资源匮乏，定居者们必须想方设法开发新技术，不断提高矿石开挖量，这将大大推动火星定居点的技术进步和社会进步。
忘掉月球
有人提出，火星宇航员将面临极大的辐射和失重风险。永留火星理念支持者认为这种说法站不住脚。他们指出。在太空中长期居留的宇航员患癌症的概率的确增加了，但增加的幅度很小；尽管零重力确实是一个挑战，但宇航员一旦到达火星表面，他们的肌肉组织和免疫系统的活力就会几乎全部恢复；至于“火星宇航员感染火星病毒并在回到地球后造成火星病毒大流行”的说法则是一派胡言，因为火星上根本不存在宿主来让病原体演化。 有人提出，可以把月球作为移民火星的中转站或预备训练基地。永留火星理念支持者认为这纯属无稽之谈。他们的理由有两个：其一，从低地球轨道中转前往火星比转道月球要容易得多；其二，月球虽然看起来是一个练习载人火星探索和定居火星技术的绝佳之地，但实际上却是与火星有着本质区别的天体。月球没有大气，与火星的地质差异很大，其表面的温度变化也比火星剧烈得多，二者的光照周期也不一样。说到模拟定居火星训练，与在月球上相比，在地球南极洲、沙漠地带和美国宇航局训练中心进行模拟训练，既便宜得多也有效得多。
3 梦想与努力
迄今为止，载人火星之旅仍无确切时间表。 载人火星任务的预备性研究从上世纪50年代就已开始进行，当时的科学家相信这样的任务在未来10到30年中就能展开。当然，这些设想现在已全部落空。不过，回顾一下人类在载人火星探索方面的梦想与努力还有很有趣的。
20世纪的建议 在20世纪中，人们先后提出了一系列载人火星任务建议。
沃纳·冯·布劳恩(1947年～20世纪50年代)
美籍德裔科学家沃纳·冯·布劳恩是对载人火星任务进行详细技术研究的第一人。他的设想是，从地球发射近千辆三截太空车到地球轨道，三截车上搭载着载人火星任务所需的部件，这些部件在地球轨道中的空间站上进行飞船组装。最终会有10艘飞船前往火星，其中每艘搭载70人。飞船还同时搭载3艘有翼的火星表面远足飞机到火星，这些有翼飞机能像地球上的飞机那样在火星E起降。有翼飞机的起降当时之所以被认为在火星上可行，是因为那时的科学家相信火星大气也很稠密(但后来证明并非如此)。1956年，布劳恩等人对自己的载人火星任务计划进行了修改，任务规模大大缩减，只需400次发射以组建两艘火星飞船，飞船总共只搭载一架火星飞机。这一计划后来再度修改，改由核电离子驱动技术推进行星际飞船。当然，这些设想至今依然是纸上谈兵。
美国政府建议(20世纪50～60年代)
1962年，一些美国大公司开始为美国宇航局研究火星任务设计。它们设想的火星任务包括：让飞船经过金星，用八部“土星V”推进器将相关部件运到低地球轨道组装火星飞船，或者只发射一部超大力运载工具将所有飞船部件一次性发射到低地球轨道。虽然这些研究最终并未成为正规计划，但它们却是运用美国宇航局太空飞行实际数据对实现载人火星之旅进行的首批详细分析，为未来的这方面研究奠定了基础。
在“阿波罗登月”计划成功实施之后，布劳恩再度向美国宇航局建议开展载人登陆火星计划。他提出利用“土星V”推进器发射两艘核动力火星飞船，分别搭载6人去火星，具体执行可以选在20世纪80年代初。该计划曾被当时的美国总统尼克松考虑过，但最终让位于航天飞机计划。
苏联建议(1956年～1970年)
苏联科学家在从1956年到1962年的一些研究中，建议实施载人探索火星任务，任务计划名为“火星有人驾驶飞船”(简称“MPK”)。到稍晚时候，苏联科学家建议发射载人飞船“重型有人驾驶行星际飞行器”(简称TMK)到火星和金星但不着陆。TMK原计划在1971年发射，作为期3年的长时间飞行，其中飞过火星时将发射探测器登陆火星。TMK计划旨在对抗美国的载人登月成功，但该计划所需的所谓超大力运载火箭至今没有研发成功。 1969年，苏联科学家又提出“火星远征飞行器”建议(简称“MEK”)，计划让3～6人机组往返火星一次，任务期长达630天。当然，这一计划至今也没有实施。
“火星案例”(1981年～1996年)
在美国“海盗号”探测器到达火星附近之后，从1981年到1996年，名为“火星案例”的一系列研讨会在美国科罗拉多大学举行，与会者倡导火星载人飞行，提出了相关的技术理念，其中最引人注目的是建议利用火星资源就地制造飞船返程所需燃料，以及将火卫一(福波斯)作为载人登陆火星的中转站。
美国宇航局太空探索提议(1989年)
作为对总统建议的回应，同时作为对国际空间站计划的后续任务建议，美国宇航局进行了载人探索月球和火星的研究，最终形成一份报告。报告中建议把完成国际空间站建造作为美国下一步“太空壮举”的“关键一步”，重返月球并建立永久性基地，然后送宇航员到火星。这份报告被普遍批评为“过于详尽”和“过于昂贵”，美国国会当时否决了对地球轨道以外载人探索的所有资金计划。
“火星直航”(20世纪90年代初期)
由于火星和地球之间的距离因素，载人火星任务比起以往的载人登月来说风险要大得多，成本也高昂得多，例如要为历时2～3年的火星往返之旅准备供给物资和燃料，飞船必须设计成能抵挡强烈的太阳辐射。1990年，前美国宇航局工程师罗伯特·朱布林等人建议缩小任务规模，利用火星大气生产返程所需的推进剂。
朱布林等人的计划建议多次发射，但每次发射的火箭功率都不会大于“阿波罗”计划中所采用的“土星V”火箭。首先，将一艘无人的“地球回归飞船”发射到火星表面，飞船上搭载氢、一座化学工厂及一座核反应堆。一旦登陆火星，就启动一系列化学反应，用飞船带来的8吨氢和取自火星大气的二氧化碳来生产出112吨甲烷和氧，其中96吨将在任务末期作为“地球回归飞船”返回地球所需的燃料，其余16吨作为火星巡游车的燃料。据估计，燃料生产过程能在10个月内结束。
在“地球回归飞船”自地球发射大约26个月后，第二艘飞船——搭载着4名宇航员的“火星居住单元”也自地球发射，发射时机选择的是前往火星的低能量变轨窗口。需要特别说明的是，在火星表面的自动工厂发出信号表明燃料生产成功之前，不能发射“火星居住单元”。“火星居住单元”升空后，经过大约6个月到达火星。在飞行途中，可以把使用后废弃的上一级火箭系在飞船上，让两者环绕同一根轴转动，以此产生人工重力。
在抵达火星附近后，废弃的火箭被投弃，“火星居住单元”通过空气制动进入火星轨道，最终在靠近“地球回归飞船”的地方软着陆，并由第一艘着陆飞船提供的雷达导航帮助准确降落。一旦登陆火星，机组人员将完成一系列科学研究项目，由“火星居住单元”一并带来的小型火星车将为他们助力，火星车的动力来自于由“地球回归飞船”生产的甲烷。最终，宇航员们乘坐“地球回归飞船”返程，将“火星居住单元”留在火星表面，供后来的火星探索者使用。“地球回归飞船”的推进器将被用作平衡锤来为回程之旅提供人工重力。
尽管上述“火星直航”计划的成本被认为很节约，但仍然高达550亿美元甚至更高。再加上许多技术问题尚待解决，这一思路至今仍未付诸实施。
美国宇航局设计参考任务3.0(20世纪末期)
从20世纪90年代中期到后期，美国宇航局研究了多个火星探索理念架构，“参考任务3.0”是其中最著名的一个。这些架构实际上是对朱布林等人提出的载人火星探索理念的综合与延伸，旨在进一步提高有效性，降低风险和成本。
21世纪的建议
2004年1月14日，美国前总统小布什宣布了名为“太空探索展望”的载人太空探索新架构，其中包括到2012年之前为在月球建立前哨站做好前期准备，到2020年之前着手建立月球前哨站。2007年9月24日，时任美国宇航局局长的迈克尔·格里芬暗示，该局有可能会在2037年发射载人火星飞船。此外，美国宇航局还讨论过一些从月球上发射火星飞船以降低旅行成本的方案。不过，这些方案至今仍停留于纸面，并且研究结论还常常互相矛盾。
曙光计划(21世纪初期)
欧洲空间局计划到2030年发射载人飞船到火星。这个名为“曙光计划”的方案提出，在发射载人火星飞船之前首先要实施机器人任务，模拟在火星表面支持人类生存的条件。不过，“曙光计划”遭到欧空局成员国中多国的反对，因此该计划最终能否落实仍是个问号。
俄罗斯任务建议(目前)
俄罗斯科学家提出了多个载人火星探索的理念和建议，其中最乐观的估计是在2016～2020年之间发射载人火星飞船，飞船上搭载4～5名俄罗斯航天员，他们将在太空中待上接近两年时间。2010年，俄罗斯和欧洲空间机构联合进行了名为“火星500”的地面模拟实验，模拟宇航员在火星之旅过程中所面临的生理和心理挑战。另一项同类型的生物医学实验已于2009年7月在俄罗斯完成。
“欧洲火星任务”(2005年)
德国火星学会在2005年建议实施“欧洲火星任务”，运用“阿丽亚娜5”型火箭的升级版进行多次发射，将一个5人机组送上为期1200天的火星之旅，整个负载为125万千克。
单人单程选项(2006年)
2006年，前美国宇航局工程师詹姆斯·麦克廉提出了单人单程飞火星建议，被普遍认为是典型的“自杀性任务”。不过，该建议也得到部分美国媒体的热捧。
美国宇航局设计参考任务5.0(2007年)
这份报告中描述了美国宇航局对载人火星探索的最新架构和理念，尤其强调运用现实可行的发射手段和技术能力来实施载人火星之旅。
欧洲空间局计划
由欧空局和俄罗斯联合建议的另一项载人火星之旅计划是，用两艘飞船执行火星任务，其中一艘搭载一个6人机组，另一艘运载这趟远程旅行的所需物资。整个旅行期持续大约440天，在此期间3名宇航员将登陆火星并待上两个月。这项计划约需花费200亿美元，俄罗斯将承担30％。
“永留火星”
这个理念的最新进展是，2010年10月，美国宇航局阿姆斯研究中心主任彼特·沃顿介绍了“百年星舰架构”，支持到2030年实施载人火星单程之旅。这被美国媒体解读为：宇航局已在考虑永留火星架构的可行性。
美国宇航局设计参考任务架构5.0(2009年)
在2009年初发布的这一架构中，美国宇航局表示考虑采用“阿雷斯V”发射器、“猎户座乘员探索飞船”等来实施未来的载人火星探索。不过，这些发射器和飞船尚处在研发的初级阶段，因而美国的载人火星探索迄今为止仍无确切时间表。
21世纪30年代中期愿景
2010年4月15日，美国总统奥巴马宣布，美国计划在2l世纪30年代中期发射环绕火星的载人飞船，在这之后将实现载人登陆火星。奥巴马表示，他相信自己最终能看到美国宇航员登陆火星的场面。美国国会已经批准了载人重返月球、接下来在2025年实现载人小行星探索和在21世纪30年代实现载人火星探索计划。
实际准备情况
多个国家和组织都有送人去火星的长期意图，以下是它们在这方面的实际准备和进展情况。 美国 美国目前正在实施一系列火星探索任务，并计划在不久的将来完成火星取样返回地球的任务。美国目前的发射器都不具备送人去火星的能力，但正在研发的“猎户座乘员探索飞船”将可能把宇航员送到地球轨道搭乘转往火星的飞船，并在火星飞船返回地球轨道后接他们返回地面。另外，美国一些机构已在研发一种基于氩等离子体的火箭，据说它能把从地球运送宇航员去火星的时间缩短到40天以内。假如真是这样，载人火星之旅或许将变成指日可待的事。不过，无人知道这种新型火箭的研发究竟何时才能完成。
欧洲空间局 该局已经向火星表面发射了机器人探测器，但同样尚无能力将人发射到火星。有人建议将欧空局现有的“自动转换飞船”转化为载人火星飞船，但这方面的进展情况目前还不得而知。
俄罗斯 俄罗斯(前苏联)已经向火星发射了很多探测器，在载人探索太空方面也积累了丰富的经验，已经能自如地把航天员送到地球轨道。虽然俄罗斯也缺乏能把人送到火星去的发射器，但它计划与欧洲空间局联合研发自己的“猎户座乘员探索飞船”版本。
日本 日本向火星发射机器人探测器的努力至今没有获得成功。
中国 中国的太空探索能力正迅速提高，中国不仅与俄罗斯合作将发射飞船到火卫一(福波斯)取样并返回地球，而且是全球第三个能够把人送进地球轨道的国家。中国也有自己的载人登月和载人登陆火星蓝图。 (全文图片由美国宇航局，欧洲空间局提供)
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