建立火星基地
人类登上火星，建立火星基地，是航天技术发展的下一个引人注目的目标。
由于地球距火星最近约为5500万千米，最远约为4亿千米，是地球至月球距离的14～103倍。如此遥远的距离，人类登火星，建设火星基地，远比建立月球基地还要困难得多。目前的航天器飞到火星去需要半年多的时间，遥远的飞行距离，如此长的飞行时间，给航天员带来心理、身体等一系列问题。
火星举目一片荒凉，毫无生机，当航天员整天面对着几个从地球来的同伴，孤独和恐惧是不难想象的。即使是向地球上的家人说几句话，10分钟后才能到达，想听听亲人怎么说，还要等20分钟，仅就这一点来说，就是一件使他们纠结的事了。
还有，由于没有办法发射那么巨大的飞船，将航天员生活所需都带上，中途又没有地方可以补充食品、饮用水等生活用品，因此，航天员生活必需品必须就地解决，而火星上航天员的生活必需品到底怎样解决，目前尚不得而知。
火星家园
还有，如此长时间在失重的环境中飞行，将给航天员的身体带来一定影响。在一年多的时间里，长期处于失重环境和低重力环境中，对人的身体会造成什么影响，如何避免对人身体的不利影响，需要进一步研究与试验。
在飞往火星的过程中，航天器直接处于宇宙辐射环境中，在火星表面，由于没有像地球磁场那样的磁场和稠密大气层，太阳辐射、宇宙辐射剂量比地球表面强很多，航天员如何防护这些辐射，也是一个难题。
…………
即使是这些问题都解决了，航天员到了火星表面，穿着什么衣服，怎样建设火星基地，也同样是极其困难的事，因为目前人们连怎么去都还不知道。
毫无疑问，航天员在火星上活动，同样必须穿航天服。与现在进行太空飞行所穿的航天服不同的是，由于火星表面有稀薄空气，温度低，特别容易遭受地球上巨大台风的3倍强度火星尘暴的袭击。火星上受到的宇宙辐射强度是月球受到的6倍，如何长期有效地进行辐射防护，也是火星舱外航天服的一大难题。科学家认为，火星舱外航天服有可能采用硬的金属外壳，对满足航天服良好的活动性能要求提出了新的挑战。尽管飞往火星、登陆火星和建设火星基地等等一个个困难摆在人们面前，但是，人类并没有停止向火星进军的步伐。
火星地表大气压只有地球表面的1%，最高温度是27摄氏度，最低温度达到零下133摄氏度，平均温度是零下55摄氏度，比地球表面平均温度低70摄氏度。航天员不能直接在这种环境中生存，也必须像在月球上那样建立能够提供生存环境的密封设施，其内为一个大气压的氧、氮混合气体，并且保持适宜的温度和湿度。
科学家们对建设火星基地做出了大胆设想，这个设想是在航天员登火星之前，先将一个自动化小型化学工厂送上火星表面，这个小型工厂能生产水、氧气和作为燃料的甲烷。它将液态氢与火星上的二氧化碳产生化学反应，生产出甲烷气体和纯水。甲烷气体液化后，作为燃料储存起来，水分解后产生氧气。利用小型工厂生产的氧气和水作为生存保障，利用生产的甲烷作为返回地球的推进剂。至于食品可以用化学物理方法合成氨基酸，还可以用其他方法来提供。
科学家们认为，金星是地球的过去，火星是地球的未来。不管这个预言是否能够变成现实，人类对火星的关注，从来就没有停止过。到火星上寻找生命，成为20世纪世界航天的愿望，以至于在经历了一次次的失败后，仍义无反顾。
在人类走进新千年的时候，火星不仅将成为人类继月球之后登陆外星的第二站，而且建立火星基地，甚至建立火星工业、农业，实现火星移民将成为不泯的梦想。
火星距地球最近距离只有4300万千米，是地球的近邻，是环绕太阳的第4颗行星，而地球则排行第3。在太阳系8大行星中，火星比地球略小，赤道直径是地球的53%，体积和质量分别是地球的15%和10.8%，密度为水的3.9倍，自转周期为24小时37分22.6秒，公转周期为687天，有稀薄的大气，大气成分中95.3%是二氧化碳，2.7%是氮，1.6%氩，少量的氧和水分，有四季交替的气候，表面温度在赤道上白天最高，为28摄氏度，夜间降至-132摄氏度，表面大气压为750 Pa，相当于地球30千米～40千米高空的大气压。火星土壤中二氧化硅占44%，氧化铁19%。由于火星与地球有着许多相似之处，因此，是太阳系各大行星中，人类最为关心、研究得最多的一颗行星。即便如此，人类对火星仍然一知半解。
有的科学家曾设想，人类的火星探测将分6个阶段，也就是说要分6步走。
火星探测器
火星探测的第一步是派出探测器掠过火星。火星探测的第二步是使探测器被火星的引力俘获，成为火星的卫星，以便环绕火星轨道长期考察。火星探测的第三步是派遣飞船在火星上着陆。火星探测的第四步是发射几个火星机器人，这些机器人像伞兵一样降落在火星表面，让有轮子的火星车在地球人的控制下，在火星上行驶，从而实现火星大范围的无人考察。火星探测的第五步是派遣一个自动取样飞船前往火星，把火星上的多种样品送回地球供科学家研究。火星考察最终也是最困难的是它的第六步，即载人火星飞行。
目前，人类仅仅完成了火星探测的第四步，即探测器登陆火星。美国的“火星探路者”号和“勇气”号都历经7个月的艰苦跋涉之后，踏上了火星这片红色的土地，火星车在火星山谷中开进，传回了大量数据。
登陆火星，是人类航天的又一次攀登。如果把走出地球看作人类航天的第一次攀登，踏上月球是第二次攀登的话，航天员登陆火星则是人类航天的第三次攀登。完成了这一壮举，人类才跨出了地月系，进入了太阳系。
40多年来，人类发射了几十个探测器前往火星，但是完成任务的却寥寥无几，这说明了登上火星远比登上月球要困难和危险得多。
首先，火星登陆需要庞大的资金支持。1997年，当科学家宣布发现了火星上生命存在的迹象后，美国宇航局曾经列出了一系列火星计划，曾经提出在2005年把探测器收集到的火星土壤和岩石样品运回地球，供科学家们进行研究。但是这个计划启动时间一推再推，主要原因是这项计划的经费，已经远远超出预算范围。据科学家们设想，火星登陆的整个计划将由9次载人飞行来实现，其中前三次是技术飞行，其使命是搜集信息，验证技术，为长距离载人飞行做方案及技术上的准备。据估计和预测，航天员在火星上着陆的成功率仅为1/2或1/3。而9艘载人火星飞船的研制和发射，所需要的资金是一个天文数字，显然，在没有明显的经济效益的情况下，仅靠一个或几个国家很难拿出一笔庞大的资金来资助这样一个大胆的科学研究计划。
其次是技术上的问题。完成火星载人飞行，是人类航天的一大壮举，是人类前所未有的巨大系统工程，需要解决许多关键技术，例如，高性能的推进技术，空气制动技术和环境控制技术和如何制造星际航行的飞船等。根据计算，星际飞船的重量将达600吨，比国际空间站还重100吨，如此庞然大物，目前，还没有这样的运载火箭将其发射到太空。因此，有的科学家提出可以使用低成本、可多次使用的运载火箭，将飞船的组件运到太空中，在近地轨道上组装火星飞船。
还有一个重要的问题就是，从什么地方获取飞船飞行所需要的燃料。解决的办法有两个，一个是使用化学燃料发动机，只为飞船准备前往火星的燃料，而返回的燃料则利用火星上的氧就地生产，另一个是使用核动力发动机和核电喷气推进。分析表明，使用化学燃料发动机能使飞船飞到火星，但是，携带如此多的化学燃料，将使飞船的重量增加到1200吨。核动力发动机和核电喷气推进技术，目前还正在研究试验之中。
在推进系统方面，化学推进系统较为成熟，但是，性能不理想，尤其是把几百吨重的推进剂和系统结构在地球低轨道上装配难度较大。因此，加快非化学推进系统的研制和使用，是火星登陆必须解决的问题。
当载人火星飞船进入火星和地球大气层时，为了减慢速度，必须使用空气制动技术，飞船上要装配两套空气制动装置，一套在飞船进入火星大气时使用，另一套在进入地球大气时使用，这必然给飞船的设计带来不小的麻烦。
火星太空城建设构想
与其他载人航天器不同，火星飞船上的生命保障系统和环境控制系统要求更高，它不仅要提供从地球飞往火星和从火星飞往地球的生命保障，而且还要提供航天员降落在火星表面上工作及为将来建立火星基地做准备所需的生命保障。
载人火星飞行需要一年半至三年时间。据估计，一个人在太空一年所需要的全部生活消费品重量约5吨，如果火星飞船上有6名航天员，则飞船上携带的生活用品约为45～90吨。由于推力所限，火星飞船要带如此大的重量是不可能的，必须用再生或生命保障系统，即仅携带少量生活用品，其他的则在飞船里再生。比如，对人体代谢物进行处理，再生出氧气、水和食物，在飞船里生产粮食、蔬菜等，这些都有待于解决。
第三，如何解决航天员的防护问题。生物学家长期以来一直认为，人类登上火星的最大的障碍是在前往火星的旅途中，如何使航天员免遭高强度的宇宙射线的辐射。因为航天员在做星际航行和登陆火星的过程中，要遭受到太阳耀斑和宇宙射线里包含的大量的电离辐射。“奥德塞”火星探测器研究小组的研究结果表明，探测器在前往火星的途中所遭受的辐射，是国际空间站的两倍，而遭受的重离子的辐射，是工业标准的三倍。
航天员在做星际航行时遇到的另一个危险就是失重。火星引力仅是地球的三分之一，航天员在经过了漫长的失重环境飞行在火星上着陆后，立即在这种重力环境中工作，将是一件十分困难的事。
对航天员身体有很大影响的还有星际空间的弱磁场，科学家至今还不了解其特点。此外，在漫长的旅途中，航天员可能遇到突发性健康问题以及仪器失灵等问题。
人类何时踏上火星粉红色的土地？由于火星与地球是那样的相似，因此，它也是人类最想得到的另一个能取代地球的栖身之地。尽管人类对火星的了解仍然十分肤浅，长时间的火星载人飞行仍然有许多难题要解决，但是，人们还是对火星探测的前景充满信心，有人曾大胆地预测，到2020年前后，人类将踏上火星这片粉红色的土地，然后在火星上建立初步的驻人基地，到2035年前后渴望建立永久性基地。
由于载人火星登陆是人类开发太空的过程中一项非常重要的举措，受资金、技术等诸多因素的影响，因此，实现多国联合是国际火星计划的鲜明特点。
美国、俄罗斯、欧盟已经成立了国际火星载人考察委员会，其中包括8名俄罗斯代表、8名美国代表、5名欧盟代表。这个委员会的使命是以实现火星载人飞行为目标，协调各国航天计划的发展。据报道，美国与俄罗斯将实施“火星合作计划”，这是两国在这一领域所进行的深层次合作。
早先很多研究显示，火星上曾经存在大量的水，然而，现在的火星表面却干燥多尘，大气十分稀薄，在火星表面上发现水的可能性很小。那么，火星表面的水跑到哪里去了？这一新的发现，为火星水的“失踪”之谜提供了答案。
为了研究如何在火星的自然环境里生活，几年前，一个主要由美国宇航局科学家和航天员组成的研究小组，计划建造一个模拟火星环境的火星基地，这个基地位于加拿大境内的北极圈内。他们的研究方向很明确，那就是在火星上自给自主的生活。这个被称为“火星社会”的研究小组始终坚定不移地相信，人类终于有一天将登上火星，并最终达到在那里成功地生活的目标。
登陆火星遐想。火星有两个非常小的卫星或者说月亮，分别叫作火卫-1和火卫-2，火卫-1上有许多陨石坑，就像月亮一样，它有土壤，看起来像贮藏着大量的水，这使科学家们非常感兴趣，这里将是前往火星的停留中转站。
在21世纪的一天，两艘非常巨大的飞船徐徐起飞，开始了前往火星的旅程，人类登陆火星的预演开始了。
其中一艘飞船装载着货物、食物和试验探测仪器，这艘飞船要先期起飞，到达火星后，另一艘载着6名航天员的飞船起飞，载人飞船到达火星后，与已经到达的货运飞船对接在一起。此时，只见载人飞船的舱门打开，从中走出3名航天员，乘一艘小型飞船降落在火卫-1上，而另外3人则在大型飞船里工作。
当火星上的3名航天员在不停地忙活的时候，飞船里3名航天员正在对火星进行远距离探测，在他们的遥控下，两辆火星漫游车在火星上登陆，由于飞船在距火星仅有几百千米的高度上飞行，航天员可以直接遥控漫游车，漫游车获得的各种信息，将及时地以数据和照片的形式传回轨道中的飞船内。
当航天员们完成了在火卫-1上的工作后，将乘上升火箭返回火星轨道内的飞船里，把货运飞船中的燃料转移到载人飞船里，经过短暂的准备后，宇宙飞船脱离火星轨道，开始了返回地球的征程，当他们进入地球轨道空间站短暂的休息和进行人员与设备的检疫后，将转乘早已等候在那里的一架航天飞机返回地球。
在太空培育出的南瓜400斤
在研究火卫-1之行带回的所有信息后，人们将派出研究小组飞往火星。由于耗资巨大，因此，这一计划将由多个国家共同合作来完成。
研究小组飞往火星的方法与探测火卫-1一样，先发射一艘货运飞船，载着物资和仪器设备，还有一辆登陆火箭，登陆火箭内设有生活住所、勘探用的设备和上升火箭。
当货物飞船经过8个月的火星之行进入火星轨道后，载着8名航天员的飞船起飞，与等候在那里的货运飞船对接。
此时，先派出4名航天员乘登陆火箭在火星表面着陆，另外4人则在飞船里进行火星探测和监测，并协助在火星上的4名伙伴工作。
火星上的航天员将利用1～2个月的时间，马不停蹄地了解火星的各种信息，晚上，他们将住在经过特别设计的活动建筑里，这个建筑事先都在地球上制作好了，只需到火星上安装，很快就可以搭好这个建筑物。
探测完周围的环境后，他们将乘火星车在火星表面行驶，到较远的地方探测；同时，利用他们携带的通信设备，及时地将照片和火星地理学、气象学、生物学、资源等各种数据传回停靠在火星轨道上的飞船里。
在火星的工作完成后，4名航天员将乘坐上升火箭，返回到在轨道上等候的飞船里，与另外4名伙伴回合，他们的设备则留在火星上，以供下一批航天员使用。
尔后，航天员启动飞船，脱离火星轨道，开始返回地球的飞行，他们把飞船停靠在空间站上或转换设备中，在那里，他们将卸下所有的装备，进行必备的检疫后，乘航天飞机返回地球。
当火星研究小组踏上火星的土地后，也许火星上到底有没有生命，就真相大白了。
为了探索人类怎样在未来的“太空城”里生活，1991年，美国曾实施了“生物圈二号”计划。这个计划是在地面营造一个准太空环境，选派8名男女研究人员，调集大约3800种动植物，一起被封闭在由玻璃、钢材搭建的建筑物内，形成一个密闭式的生态系统，模拟人在太空长期自给自足的生活。但遗憾的是，实验的结果没有想象的那样完美，由于建筑物内的二氧化碳没有办法处理，最后，试验以失败而告终。现在美国有关部门又对试验重新做了调整。继美国之后，雄心勃勃的日本正在执行“生物圈J”计划，对太空的自给自足的生活进行探索。
为了适应火星环境，为人类到火星上探测和建设火星基地，2009年3月至7月，俄罗斯和欧洲共同进行了历时105天的登火星模拟试验，参与试验的6名志愿者在模拟“火星飞船”的模拟器中全封闭地进行飞行模拟试验，演练飞往火星、在火星着陆和返回地球的过程。
2010年，由6名志愿者组成一个实验小组，在一个内部容积为300立方米的航天器模拟器中，进行了500多天全封闭模拟火星飞行试验，全面模拟飞往火星和在火星表面着陆对人体的影响，探索解决的措施。中国的志愿者参与了其中的试验。
到火星去的飞船是非常大的，研究这种飞船所需要的新能源也是一个关键的技术问题。目前，科学家正在研究利用太阳能就宇宙场能来解决这个问题。
可以相信，随着人类进入太空的步伐加快及科学技术的发展，在不久的将来，这些问题会逐渐得到满意的解决，人类飞往火星等其他行星的愿望会顺利实现。
其实，火星上有没有生命已经不再重要，重要的是经过人类的改造，它是否能适应生命、尤其是地球生命的生存。这些，或许需要几个火星小组前往火星工作，并对带回来的火星数据进行研究才能找到答案。不过，现在，有的科学家认为，通过引进外来资源，可以将火星上的环境改造得与地球相似。尽管这个想法有些大胆和超前，现在还是一个未知数，但是，大胆的预言家们已经断言，在2050年或者稍后的时间里，人类将实现在火星上居住的梦想，一个新的火星工业和农业经济的时代将来临。
到那时，由于火星驻人基地和火星工业、农业的建立，地球与火星之间的交通将变得频繁起来，用一种航天器在地球和火星之间直飞是非常不经济的，科学家们设想用分段接力的方法进行地球和火星之间的运输。即在绕地球和火星的轨道上，设航天港，建造巡天飞机，在航天港之间循环往复飞行，地球和火星到航天港之间的交通任务，则由专门的航天器来承担。