人类飞往火星的条件
美国和前苏联早在20多年前就用深空探测飞船对火星表面实现了软着陆。按理，下一步应是人类登陆火星考察，可是为什么至今不去登陆呢？
专家们认为，按照人类目前掌握的航天技术，已完全可以飞往火星。现在不进行这种飞行的原因有两个。
首先，失重对人体的生理影响是主要障碍。由于引力减少，人体内的心血系统、肌肉组织和骨骼中化学成分都会受到影响。在地球上，人类的心脏习惯于克服重力把血液输送到全身各处，而在失重状态下，心脏不必费力地工作；同样道理，肌肉在太空工作时所付出的代价也大大低于地球上从事同样的劳动；另外一些研究表明，人在太空飞行时，组成骨骼的主要矿物质——钙会逐渐减少。研究报告指出，在太空飞行一个月，人体骨骼中钙质要减少05％。若飞行时间短，航天员上述生理障碍还比较容易克服，如在飞行中多吃些含钙的丰富食品，加大肌肉锻炼量等，回到地球后再辅以多种仪器和药物治疗，生理机能就可能逐渐恢复。然而，要在太空进行几年的长期飞行就困难了。航天医学界人士认为，到目前为止，还未找到很适当的途径来阻止或减少失重对人体的影响。在20世纪80年代，经过20多年的航天飞行经验积累，前苏联和美国，特别是前苏联，已经制定了在长期飞行中预防失重对人体生理影响的措施，取得了重大进展。航天员季托夫、马纳罗夫甚至曾创造了在太空一次漫游一年的记录。但是，为了人能飞往火星，科学家还得作出更大努力来对付失重对人体的影响。
第二，人类飞往火星，往返一次需2~3年的时间。一个航天员在太空生活和工作，每天要消耗氧气、食物和水大约10千克。目前在近地轨道上的航天站，航天员的给养由航天供应线的“进步”号货运飞船定期输送。当人类飞向火星时，要飞出地球9000万千米，按照现在的补给供应线的供应周期，载人飞船在到达火星前的途中就需要补充给养若干次，而这是不可能的。因此，不再可能利用天地供应线的货运飞船输送补给。同样不大可能的是，航天乘员启程飞往火星时带足乘务组人员2~3年的给养。这里不仅要有氧气和水的循环再生使用系统以供应航天员氧气和水，而且需要成熟的生物生命支持系统来帮助解决飞行期间他们的食品供应问题。
上述两个问题获得解决后，人类飞往火星的时机就成熟了。科学家们相信再经过二三十年科学摸索，人类将会解决这些问题。由此看来，21世纪人类有可能成为火星的外星人。
火星洞穴
“火星探测轨道飞行器”和“机遇”号火星分别发现火星表面曾有水后，美国科学家借助“奥德赛”探测器又在火星上发现了七个奇特洞穴。这七个洞穴分布在火星阿尔西亚火山的侧面。洞口宽度在100米到252米之间。由于洞口基本观测不到洞底，科学家们只能估算出这些洞至少有80米到130米深。这些洞穴的发现具有重要意义。首先，如果火星上曾有原始生命形式存在，这些洞穴可能是火星上唯一能为生命提供保护的天然结构。其次，如果条件适宜，这些洞穴将来可能作为人类登陆火星之后的居住点。
未来人类飞往火星的工具
根据美、俄两国计划，人类登上火星之前还有二三十年时间，在这段不算短的时间里，科学家们估计，运载技术还会有突破性的进步，这将非常有利于登陆火星计划的顺利实施。
科学家们说，未来的星际火星航行载人复合体的电源和推进系统的类型及其技术特性，将决定整个登陆火星计划的费用以及所需复合体的总重量。这里有几种不同的可能选择。虽然液体推进火箭发动机在美、俄两国的空间技术活动中已经得到最充分的试验。但使用它们会使在地球轨道上的载人复合体具有太大的总质量，可能达2000吨，同时还遗留下严重的科学技术问题，包括发射和空间装配以及要在起始轨道长期储存低温燃料。
发展核能推进系统将使得有可能大量减少在起始轨道载人火星飞行复合体的总质量。用核推进系统，复合体重量约1000吨，同时火箭速度会得到极大提高。1992年1月13日开幕的国际太空核能会议上，俄罗斯科学家说，他们研究核动力推进系统火箭已有几十年历史，取得了重大进展，可望将人类。未来飞往火星的星际旅行时间缩短一半，在当时已经进行了这种火箭的地面点火试验。同一天，美国政府也公布了为实现载人宇宙飞船火星探测飞行而研制的核动力太空火箭的一些情况，人类飞往火星所需来回星际旅行时间，在用液态氢的情况下大约需500天，如采用核动力火箭，则可以缩短到300天左右。
发展核电推进系统，在起始轨道，火星复合体总质量只有500吨，因此，发展核电推进系统是最可取的；而且其未来应用能显著地简化星际运输系统的开发，以帮助扩大在空间活动范围。
太空核电源在人类未来飞向火星的过程中，可能也会扮演重要角色。1987年发射的前苏联两颗专用宇宙号卫星上试验了一种新型太空核反应堆。这种反应堆采用热离子技术，以铀作燃料，重约5~10吨，可产生10千瓦电力。其中一个在轨道上工作了3年半，另一个工作了1年，结束使用后被推入更高的安全轨道。
火星
火星是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星，直径为地球的一半，自转轴倾角、自转周期相近，公转一周则花两倍时间。在西方称其为战神玛尔斯，中国则称其为“荧惑”。橘红色外表是因为地表的赤铁矿（氧化铁）。火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体。以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠，会随着季节消长。
美国登陆火星计划
美国前总统布什在1989年7月20日举行的“阿波罗”飞船登月20周年纪念大会上宣布，要把月球作为人类飞往火星的基地，在21世纪初叶把人送上火星。因此，美国也有一个人登上火星的三阶段计划。
第一阶段：1992年9月16日~10月6日，用“大力神3”号运载火箭，发射名为“观察者”的火星飞行器，它以每天13圈的运行速度在火星太阳同步轨道上运行，带有8种仪器设备，确定火星地形、火星引力场、表面元素和矿物特征、磁场以及大气环流结构；绘制火星的四季气候图，为未来载人和不载人飞行选择着陆区。
第二阶段：要解决火星上是否存在危害人类的有毒物质和敌对生物的问题，确定何处是人类安全着陆地方。计划从2001年起发射名为“漫游者”火星机器人取样返回飞行器。在2001~2011年，要发射几批机器人，每批1~2个。“漫游者”机器人将在2000年投入运行的“自由”号国际航天站上发射。
第三阶段：发射载人飞船到火星登陆，有几种实施方案。其中之一，2002年在月球上建立永久性居住基地作为前哨基地。2015年发射载5名航天员的宇宙飞船到火星，在那里停留30天；2018年再发射一次载人飞船，在火星工作更长时间。
在人类实现载人宇宙飞船登陆火星的目标中，美、俄两国的具体实施计划各有特色，在互相竞争的同时，必定会进行一些合作。既竞争又合作，是双方的需要。不仅如此，日本和欧盟凭借经济实力也一定会在某种程度上参与登陆火星的国际合作。我们中国也是一个有相当实力的航天国家，如果在21世纪初能把自己的航天员送上太空，就完全有可能参与登陆火星的行动。
俄罗斯的飞往火星计划
前苏联的科学家一直在准备着21世纪初人类飞往火星。除了航天技术的发展外，在空间生命科学、航天医学，特别是在对抗失重对人体生理影响方面都取得了卓越成绩，这些都是为了飞往火星这一目标做准备。不仅如此，前苏联科学家已经制定出人飞往火星的三阶段研究计划。前苏联解体后，俄罗斯继承这个计划并付诸实施，但在进度上有作出某些修改的可能。
第一阶段，1991~1996年：试验登上火星表面的技术；试验获取火星土壤样品的方法和装置；获取火星土壤化学成分的全球数据和火星表面详细图片、温度和湿度分布、沉积构造厚度、岩床和冰晶层的深度；进行火星磁场和重力调查，为科学选择未来人飞往火星登陆点和保证安全获得全部所需要的信息。
为完成上述任务，要发射一个火星轨道器，它装备有大量的光学设备、光谱仪、质谱仪、雷达和等离子设备及仪器。
在所选的火星表面位置，下降舱带着小型火星面车从卫星中分离出来，下降时又从中分离出一个气球，同时释放出着陆器。气球将在火星大气中离火星表面高度2~6千米飞行约6~10天（晚上它着陆火星表面），飞行路线将长达几千千米。火星面车装备土壤取样装置、土壤分析仪以及电视摄像机。电视摄像机摄取全景图并用于检查采集火星岩样以提供最佳火星位置的信息是否正确。
第二阶段，1996~2005年：火星岩样返回地球，以便对它们进行详细的地质化学和生物学分析。
为此，同时向火星发射轨道器和下降装置。下降装置带有大型火星面车，它对火星土壤样品初步分析后，将样品藏在容器内，后又自动传送到起飞舱，起飞舱起飞并进入火星轨道，然后和轨道站宇宙飞船对接，容器被送到再入大气层火箭带回地球。火星面车服务寿命达5年，它拥有电视综合体，能用不同方法取样，也就是钻取火星表面以下若干米深，从大量岩片中获取样品，用返回振动着陆器采样。
第三阶段，2005~2015年。现在，人飞往火星最可接受的方案，是带有能使航天乘员组直接动态再入大气层的轨道着陆方案。飞行复合体包括：一个火星轨道飞船，为4~6名乘务员提供生活和工作条件18~24个月；一个登陆飞船，输送2~3名航天乘员和设备到火星，能为他们提供生活和工作条件1个月；一个再入舱，它具有第二宇宙速度，能从低轨道再入地球大气层；能保证全部星际和轨道的动态运行所必需的电源和推进系统。
火星旅行模拟测试
2010年6月3日，3名俄罗斯人、1名意大利人、1名法国人和1名中国人将被锁入密闭空间里，进行为期520天的火星旅行模拟测试，至少持续至2011年11月。实验舱面积共计550平方米，不过6名参与者每个人的“个人空间”仅3平方米，试验在位于俄罗斯莫斯科的生物医学问题研究所进行。参与者工作5天，休息两天，除非试验需要模拟特殊或紧急事件。本次试验中，参与者的心理和生理数据都将被记录，“与地球的通讯”将只能通过电子邮件进行，并会“不时受干扰中断”，就像真正的火星旅行一样，最高会有40分钟的延迟。
