Утемељење пројекта
Пошто је К.Е. Циолковски теоретски утемељио могућност савладавања земљине теже и продора у свемирски простор, људска маштања о летовима на друге планете Сунчевог система прешла су из области фантазије у област практичне делатности. Изузетно снажан подстицај у том правцу представљао је буран развој ракетне и космичке технике у другој половини ХХ века.
Пројектни радови на остваривању лета започели су у РКК «Енергија» практично од самог зачетка управљане космонаутике.
Група ентузијаста је још 1959. године почела да прорађује тешки међупланетски брод (ТМБ) за човеков лет на планете Сунчевог система. Рад је постепено стекао облик пројекта, и постао основа за избор обележја перспективне ракете носача Н1. ТМБ је заједно са блоком за убрзање требало да у путању око Земље изводи ракета носач Н1. Затим би га блок за убрзање превео на путању проласка поред Марса, где би брод под дејством његовог гравитационог поља требало да своју путању тако промени да се врати ка Земљи. Кад се приближи Земљи, повратни апарат са посадом требало је да се одвоји од међупланетног брода и слети на Земљу.
ТМБ је имао масу 75 тона, дужину 12 м, пречник херметичког одељка 6 м, трочлану посаду, укупно трајање лета 2-3 године. Био је предвиђен одељак с уређајима (исти се користи и као склониште од радијације за посаду током ерупција на Сунцу), а за обезбеђивање хране за посаду – реактор за узгајање хлореле. ТМБ је требало да се обрће око своје осе ради стварања вештачке гравитације.
Отад је концепција експедиције на Марс током рада више пута мењана и прецизирана.
Хронологија пројекта
1960.
* коришћење електрореактивних мотора с атомским реактором снаге 7 MW за међупланетни лет;
* посада – 6 људи;
* допремање на површину Марса групе апарата који чине самоходни воз.
1969.
* повећање снаге реактора на 15 MW;
* смањење бројности посаде на 4 човека;
* прелазак на стационарни слетни брод типа «фара» са чеоним екраном.
1987.
* прелаз на два независна атомска реактора за поузданији лет;
* промена облика слетног брода («носећи труп» уместо «фара» с екраном).
1988.
* замена атомског енергетског постројења сунчаним са филм-фотопретварачима енергије.
1999.
* модулска конструкција сунчаних батерија;
* промена облика слетног брода;
* уместо једног – два слетна апарата (управљани и теретни).
Пројекат из 1960. године
1960. године је сачињен први пројекат брода за спуштање човека на површину Марса. У том пројекту је прихваћено решење да се за међупланетни лет примени електрореактивна моторска група с атомским извором електричне енергије. Реактор је био опремљен топлотном биолошком заштитом и имао снагу 7 MW.
Брод је склапан на путањи око Земље од модула сланих ракетом носачем Н1, и затим је кретао пут Марса са посадом од шест људи; од тога су тројица заједно с опремом слетала на површину Марса, за шта је било предвиђено пет сегментно-конусних апарата. Истраживачки комплекс је после слетања обликован у «воз» на великим шасијама са точковима које су се састојале из пет платформи: платформе с кабином посаде с манипулатором и бушиличним постројењем, платформе с конвертопланом (комбинација авиона и хеликоптера) за истраживачке летове на Марсу, две платформе с ракетама (једна резервна) за враћање посаде с површине Марса на брод који је на путањи око Марса, и платформе с погонским атомским енергетским постројењем. Воз је током годину дана требало да прође површином Марса од јужног пола до северног, изврши истраживања његове површине и атмосфере и пошаље информације на брод који је на кружној путањи око Марса, с тим да се одатле даље шаљу на Земљу. По завршетку радова на површини Марса, посада се с узорцима земљишта и другим резултатима истраживања враћала на брод који је на путањи око Марса, и затим кретала на Земљу.
Пројекат из 1969. године
1969. године је размотрен још један пројекат експедиције на Марс. Марсовски брод је требало да се склопи на путањи око Земље уз коришћење модификације ракете носача Н1 (Н1М). У саставу марсовског експедиционог комплекса предвиђало се следеће: међупланетски орбитални брод у коме се смештала посада и основни бродски системи; марсовски слетни брод за спуштање на површину Марса; повратни апарат за лет до Земље (на њему се посада спуштала на Земљу); електрореактивна моторска група с атомским извором електричне енергије. Конструкција марсовског брода представљала је издужену иглу с издвојеним, због радијационе безбедности, реактором и конусним топлотним радијатором. За разлику од пројекта из 1960. године, на површину Марса се спуштао један сегментно-конусни апарат са чеоним штитом који се раствара. На броду су такође коришћени електрореактивни мотори, снага атомског реактора је била повећана на 15 MW. Бројност посаде је смањена на 4 човека.
Пројекат из 1987. године
Наредни пројекат експедиције на Марс, понуђен 1987. године, после успешног лансирања тешке ракете носача «Енергија» умногоме је користио техничка решења пројекта из 1969. године.
Особеност тог пројекта је у коришћењу ракете носача «Енергија» као средства за допремање елемената брода у орбиту. Осим тога, за међупланетски лет су коришћене две независне моторске групе, од којих је свака чинила пакет електрореактивних мотора с атомским извором електричне енергије снаге по 7,5 MW свака, и са топлотним радијатором. То је омогућило знатно повећање поузданости и безбедности међупланетског лета без повећања почетне масе и цене.
Пројекат из 1988. године
1988. године је дошло до битне промене у пројекту када је предложено да се у експедиционом комплексу као енергетско постројење уместо атомског реактора примени еколошки чист систем с коришћењем сунчаних филм-батерија на линијским решеткама које се растварају, уходаним на станицама «Саљут-7» и «Мир». Основни мотив тог решења била је тежња да брод постане еколошки чист. Велики утицај на то решење имао је и напредак у изради филм-фотопретварача енергије, што је омогућавало да се знатно поједностави стварање сунчане електричне централе велике снаге.
Основни параметри пројекта:
* укупно трајање лета – 2 године,
* маса брода – 350 тона,
* посада – четири човека,
* посада на површини Марса – два човека,
* трајање рада на површини Марса – 7 дана и ноћи.
Планирано је да се експедиција на Марс оствари уз касније нарастање средстава, почев од аутомата и завршавајући управљаном експедицијом.
Биле су предвиђене три етапе:
* прва – уходавање принципа заједничког функционисања елемената марсовског експедиционог комплекса (МЕК) уз коришћење његових модула допреманих теретним бродовима «Прогрес» на орбиталну станицу да их тамо космонаути склапају и да даље самостално лете у аутоматском режиму. Ти модули се опремају научном апаратуром за прецизирање услова функционисања МЕК;
* друга – генерална проба управљане експедиције током које ће сунчев тегљач на површину Марса допремити два слетна апарата уместо једног, с тим што ће се један од њих користити за уходавање начина слетања и повратка посаде, а други (с неколико марсохода масе око 20 тона) – за обављање детаљног истраживања површине Марса;
* трећа – управљана експедиција на Марс.
Пројекат из 1999. године
Пројекат експедиције на Марс из 1999. године представља даљи развој пројекта из 1988. године. У њему су искоришћени резултати пројектно-истраживачких и експерименталних радова извршених у РКК «Енергија» од 1988. године. У поређењу са претходним пројектом, измењена је конструкција сунчевих батерија – оне су постале модулске, облик слетног брода – извршен је прелаз с апарата с носећим трупом на «диск», а такође број тих бродова – један слетни апарат заменила су два: управљани и теретни. Осим тога, бројност посаде експедиције поново је враћена на 6 људи.
