Empire
1962 metų gegužės mėnesį NASA Maršalo skrydžių centro Ateities projektų biuras pasirašė sutartis atlikti mokslinius tiriamuosius darbus su trimis kompanijomis: General Dynamics, Lockhead ir Aeronutronic Division iš Ford Motor kompanijos. Įmonėms buvo suformuluota užduotis ištirti orbitinės misijos į Marsą pagrįstumą. Kompanija Lockheed nagrinėjo apskriejimo apie Marsą misiją ir Marso tyrimų misiją iš jo dirbtinio palydovo orbitos. Kompaniją Aeronutronic nagrinėjo dviejų planetų – Marso ir Veneros – apskriejimo galimybę. Bet patį didžiausią ir išsamiausią tyrimą parengė General Dynamics kompanija. Ji atliko teorinį skrydžio tyrimą su nusileidimu Marse. Šių trijų kompanijų sujungti tyrimai buvo pavadinti EMPIRE (EMPIRE – Early Manned Planetary – Interplanetary Roundtrip Expeditions – Anksti sukomplektuota pilotuojama planetinė – tarpplanetinė kelionė pirmyn ir atgal).
Tai buvo pilotuojamos ekspedicijos į Marsą mokslinių tyrimų „aukso eros” pradžia. Šie tyrimai buvo nutraukti 1969 metais, kai tik Neil Armstrong su Bazu Oldrinu neseniai buvo išsilaipinę Mėnulio paviršiuje.
Pilotuojamos ekspedicijos į Marsą tyrimai buvo atnaujinti tik 1980 – ųjų metų viduryje.
Mars Direct
1990 metų rugpjūčio mėnesį žurnale Aerospace American (Aerokosminė Amerika) populiaria forma plačiai visuomenei paskelbta Raudonosios planetos plataus tyrinėjimo koncepcija Mars Direct, sukurta kompanijos Martin Marieta (R. Zubrin, D. Baker, Žmogus Marse 1999).
Pagal šią koncepciją Robertas Zubrinas ir jo bendraautorius Davidas Bakeris siunčia pirmą ekspedicją į Marsą 1966 metų gruodžio mėnesį, paleisdami ypač didelės keliamosios galios raketą Ares V. Tai būtų nepilotuojama ekspedicija. Jos tikslas – nuleisti ant Marso paviršiaus apie 40 tonų masės krovininį erdvėlaivį. Krovininį erdvėlaivį sudarė:
- šilumos skydas aerodinaminiam stabdymui;
- nusileidimo pakopą;
- ekipažo sugrįžimo į Žemę aparatas;
- raketinio kuro gamykla;
- 100 kW galios branduolinis reaktorius.
Po 6 mėnesių lėkio krovininis erdvėlaivis minkštai nusileistų Marso paviršiuje. Tada specialus transportavimo robotas nugabentų branduolinį reaktorių tam tikru saugiu atstumu nuo krovininio erdvėlaivio ir jį pastatytų. Grįždamas prie krovininio erdvėlaivio, robotas tiestų elektros kabelius. Kai būtų atlikti visi reikiami paruošiamieji darbai, būtų paleidžiama raketinio kuro, skirto ekipažo sugrįžimui į Žemę, gamykla.
Antroji ekspedicija į Marsą, pagal planą, startuotų 1999 metais ir būtų sudaryta iš dviejų erdvėlaivių: pilotuojamo ir krovininio. Krovininis erdvėlaivis būtų analogiškas jau dirbančiam Marso paviršiuje. Cilindro formos pilotuojamas erdvėlaivis būtų dviejų aukštų: viename gyvenamosios patalpos keturiems astronautams, o kitame – krovinių skyrius su atsargomis. Lėkio į Marsą metu abu erdvėlaiviai būtų sujungti apie 1500 metrų ilgio metalinių lynu ir suktųsi apie šių erdvėlaivių sąjungos masės centrą 1 apsisukimo per minutę dažniu. Tai būtų būtina, norint sukurti dirbtinę gravitaciją.
Prilėkęs prie Marso, pilotuojamas erdvėlaivis Marso atmosferoje stabdytų ir nusileistų su visa įgula netoli nuo krovininio erdvėlaivio, esančio Marso paviršiuje nuo 1997 metų vidurio. Antrasis krovininis erdvėlaivis nusileistų 800 km atstumu nuo pirmojo. Jo atgabenta gamykla pradėtų gaminti kurą kitos pilotuojamos ekspedicijos sugrįžimui į Žemę. Pirmoji pilotuojama ekspedicija Marso paviršiuje privalėtų dirbti 500 parų. Marsaeigis (roveris) būtų naudojamas ilgoms kelionėms. Atgal į Žemę ekipažas startuotų nedideliame grįžimo aparate, kurį atgabeno pirmasis krovininis erdvėlaivis. Šiame mažame aparate ekipažas praleistų visą kelią atgal į Žemę. Būtent nedidelį grįžimo į Žemę aparatą ekspertai laiko silpnąja šio projekto grandimi.
Kita ekspedicija, pagal planą, turėtų prasidėti 2001 metais. Tai dar du erdvėlaiviai: pilotuojamas ir krovininis. Abu analogiški jau naudotiems ankstesnėse ekspedicijose. Pilotuojamas erdvėlaivis nusileistų šalia krovininio erdvėlaivio, atlėkusio 1999 metais, o krovininis erdvėlaivis, atlėkęs 2001 metais, nusileistų 800 km atstumu nuo antrojo krovininio erdvėlaivio. Ir taip toliau. Po kelių ekspedicijų buvo numatyta Marse sukurti bazių tinklą – forpostą būsimoms Marso gyvenvietėms.