Sinds de jaren 50 van de 20e eeuw worden er plannen gemaakt om bemande ruimtevluchten naar Mars uit te voeren. De plannen variëren van het maken van een scheervlucht langs Mars tot landen of het zich vestigen op de planeet of een van beide manen, Phobos en Deimos. Sommige plannen hebben terravorming, het bewerkstelligen van aardse omstandigheden op Mars, als uiteindelijk doel.
Tot nu toe waren bemande ruimtevluchten naar Mars het onderwerp van sciencefiction en van wetenschappelijke voorstellen. Al sinds de jaren 50 zijn er plannen gemaakt voor mogelijke missies, die meestal 10 tot 30 jaar in de toekomst zouden moeten plaatsvinden, maar tot op heden is er nog nooit een bemande ruimtereis naar Mars ondernomen. thumb|Kunstzinnige weergave van een missie op het Marsoppervlak (schilderij 1989)
Uitdagingen
Er zijn verschillende belangrijke problemen die moeten worden opgelost voor er bemande ruimtevaart naar Mars mogelijk is. Iemand op Mars is blootgesteld aan hoog-energetische kosmische straling, wat schadelijke effecten heeft. Op Aarde beschermt het aardmagnetisch veld de mens tegen straling. Een langdurig verblijf in een omgeving met weinig zwaartekracht heeft negatieve effecten op het lichaam. Een langdurig verblijf in een omgeving met weinig licht heeft lichamelijke gevolgen. Langdurig afgescheiden zijn van de Aarde kan psychische gevolgen hebben. Lange tijd geen onderdeel uitmaken van een groep (door de vertraging in de verbinding met de Aarde) kan voor psychologische problemen zorgen. Langdurig op een zeer kleine ruimte moeten leven met een aantal mensen kan sociale gevolgen hebben. Medische voorzieningen zijn onbereikbaar.
Hiernaast zijn er politieke en financiële bezwaren. Ook de technische en biologische uitvoerbaarheid spelen een rol.
Ruwweg elke twee jaar is er een periode van ongeveer een maand waarin de verhouding tussen beide planeten zodanig is dat de reis met een zo laag mogelijke hoeveelheid energie kan worden gemaakt. Een enkele reis naar Mars neemt dan ongeveer zeven maanden in beslag (ter vergelijking: een reis naar de Maan duurt ongeveer drie dagen). De lange reis betekent ook dat meer voorraden meegenomen moeten worden, wat de benodigde energie doet stijgen.
Bovendien is de ontsnappingssnelheid van Mars 5,0 km/s, corresponderend met 12,5 MJ/kg; weliswaar veel minder dan de op Aarde, maar toch een flinke gravitatieput, en dus een flinke raket vereisend. Zo'n raket en brandstof vanaf de Aarde meenemen is erg lastig.
Er worden daarom soms missies ontworpen die de astronauten niet de mogelijkheid bieden terug te keren naar de Aarde, of waarbij de brandstof voor de terugkeer ter plaatse wordt geproduceerd.
Plannen in de 20e eeuw thumb|Artistieke impressie uit 1963 van een Marslanding thumb|Impressie van onderzoek van het Marsoppervlak (1989) In de twintigste eeuw zijn er tientallen plannen, voorstellen en studies geweest om een bemande reis naar Mars te ondernemen.Een overzicht is te vinden in: David S. F. Portree, Humans to Mars: Fifty Years of Mission Planning, 1950 - 2000, NASA Monographs in Aerospace History Series, Number 21, February 2001. In te zien op: NASA SP-2001-4521. Gearchiveerd op 9 april 2023. Hieronder waren voorstellen om een scheervlucht langs de planeet te maken (een flyby), om op de planeet te landen of om de planeet te koloniseren. De voortschrijdende kennis van de omstandigheden op Mars had invloed op de ideeën over de mogelijke reis. In 1965 bijvoorbeeld bracht de ruimtesonde Mariner 4 veel meer wetenschappelijke gegevens beschikbaar over Mars (zoals de atmosferische druk van slechts 1% van die op Aarde, de dagtemperatuur tussen de -40 en -100 °C en het ontbreken van een magnetisch veld). Het werd toen duidelijk dat het overleven op Mars veel ingewikkelder was dan men tot dan toe had aangenomen.
Hier volgt een kleine greep uit de vele voorstellen voor een bemande ruimtemissie naar Mars.
Wernher von Braun (1952, 1956) Wernher von Braun was de eerste die een gedetailleerde technische analyse maakte van de mogelijkheid om naar Mars te gaan. Hij publiceerde zijn boek Das Marsprojeckt in 1952 (een jaar later verschenen in het Engels, The Mars Project), maar hij was zijn studie al in 1948 begonnen. Zijn plan behelsde een vloot van tien ruimteschepen met in totaal zeventig mensen aan boord. Het zou in 1965 uitgevoerd moeten worden.
In 1956 herzag hij zijn plannen en bracht samen met Willy Ley het boek The Exploration of Mars uit. De omvang van de missie was sterk verminderd, het ging nu om twee schepen met twaalf mensen. Gemikt werd nu op 1970.
Plannen van Amerika (jaren 50 en 60) In 1962 werden er verschillende studies gemaakt door het Marshall Spaceflight Center van NASA onder de naam "Project EMPIRE" (door Aeronutronic Ford, General Dynamics en Lockheed). Deze studies suggereerden dat een Marsmissie (eventueel met een scheervlucht langs Venus) mogelijk was door middel van de lancering van acht Saturnus V-raketten en montage in een lage baan om de Aarde, of anders met een lancering door een, hypothetische, zware "post-Saturnus"-raket. Hoewel de studies nooit tot concrete voorstellen of projecten leidden, waren dit de eerste uitgewerkte analyses van wat er nodig was om een bemande reis naar Mars te kunnen volbrengen, waarbij rekening werd gehouden met de recentste gegevens van ruimtevluchten door NASA. Deze onderzoeken legden de basis voor latere serieuze onderzoeken, waaronder studies door TRW, North American, Philco, Lockheed, Douglas, General Dynamics en NASA.
Na de succesvolle bemande ruimtevluchten naar de Maan, van het Apolloprogramma (1968-1972), pleitte Wernher von Braun voor missies naar Mars als volgende speerpunt van het bemande ruimtevaartprogramma van de NASA. In 1969 stelde hij voor om met Saturnus V-raketten een nucleaire raketaandrijving (NERVA) te lanceren die kon worden gebruikt voor twee ruimteschepen met elk zes bemanningsleden. Het doel was 1981. Het voorstel werd overwogen door president Nixon, maar uiteindelijk werd er voor de ontwikkeling van de Space Shuttle gekozen.
Plannen van de Sovjet-Unie (1956-1971) Het Martian Piloted Complex (MPK) was een voorstel van Mikhail Tikhonravov voor een Marsmissie door de Sovjet-Unie. Het ging om een zeskoppige bemanning en een reis van 900 dagen (lancering in 1975). Er zou een jaar lang op het Marsoppervlak worden verbleven. Het voorstel werd onderzocht van 1956 tot 1962.
In de jaren 60 maakte de Sovjet-Unie plannen onder de naam Heavy Piloted Interplanetary Spacecraft (TMK), waarbij een bemand ruimtevaartuig langs Mars en Venus zou vliegen zonder te landen. Het zou in 1971 worden gelanceerd voor een vlucht van drie jaar. Het TMK-project zou het antwoord zijn van de Sovjet-Unie op de bemande maanlanding van Amerika (in het kader van de ruimtewedloop). Het project kwam nooit van de grond doordat de beoogde raket, de N1, geen succes werd.
In 1969 begon de Sovjet-Unie aan de uitwerking van het Mars Expeditionary Complex (MEK), waarbij drie tot zes bemanningsleden naar Mars zouden gaan en terug. De missie zou 630 dagen duren.
Case for Mars (1981-1996) Na de onbemande Vikingmissies naar Mars (1981-1996) werd er in Colorado (Amerika) een reeks conferenties gehouden over bemande ruimtevaart naar Mars. Er werd voorgesteld om voor de raketbrandstof die nodig was voor de terugvlucht, gebruik te maken van natuurlijke hulpbronnen ter plaatse.
In latere bijeenkomsten werden alternatieve voorstellen gedaan, zoals "Mars Direct", "Footsteps to Mars" en "Great Exploration".
NASA Space Exploration Initiative (1989) In 1989 kondigde president George H.W. Bush ruimtevaartplannen aan onder de naam Space Exploration Initiative (SEI). Hij riep op om een nieuw ruimtestation, Freedom, te bouwen, om mensen naar de Maan te sturen to stay (om er te blijven) en om uiteindelijk astronauten naar Mars te sturen.
NASA werkte deze plannen uit en publiceerde in november 1989 een rapport hierover, The 90-Day Study on Human Exploration of the Moon and Mars. De kosten werden geschat op ongeveer 500 miljard dollar over een periode van twintig tot dertig jaar. Er kwam veel kritiek op het rapport, met name wegens de hoge kosten.
Mars Direct (1996) Op basis van de "Case for Mars"-conferenties, publiceerde Robert Zubrin het boek The Case for Mars (1996). Hierin werd het "Mars Direct"-concept (waarbij de raketbrandstof voor de terugvlucht werd gemaakt uit de atmosfeer van Mars) uitgewerkt. Dit plan wordt bepleit door de Mars Society, die in 1998 door Zubrin werd opgericht.
NASA Design reference missions (jaren 90) Begin jaren 90 liet NASA verschillende ontwerpen maken voor menselijke bewoning op Mars. De bedoeling was om verder over het onderwerp na te denken, aanzet te geven tot nieuwe benaderingen en waar mogelijk de effectiviteit te verbeteren, de risico's te verlagen en de kosten te verlagen.
Plannen voor het eerste decennium van de 21e eeuw thumb|Impressie van onderzoek van het Marsoppervlak (2004) thumb|Ontwerp voor een Marsvoertuig (2009)
MARPOST, Rusland (2000-2005) Het Mars Piloted Orbital Station (MARPOST) is een Russisch plan om een bemande ruimtesonde in een baan om Mars te brengen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een nucleaire reactor om de raketmotor aan te drijven. Het werd in oktober 2000 voorgesteld door Joeri Karash van de Russian Academy of Cosmonautics om, naast de Russische deelname aan het Internationale Ruimtestation ISS, een volgende stap te maken in de Russische ruimtevaart. In 2005 werd een concept voor MARPOST vastgelegd. Het ontwerp voor het ruimteschip zou gereed moeten zijn in 2012 en het ruimteschip zelf in 2021.
Auroraprogramma van ESA (vanaf 2001) De Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) heeft een langetermijnplanning gemaakt voor een bemande missie naar Mars in 2030. De plannen werden aangekondigd in 2001. In het kader van het Auroraprogramma wil ESA om te beginnen robots naar het Marsoppervlak sturen. Hiermee kan ervaring worden opgedaan voor latere bemande missies. Door bezwaren van deelnemende landen en andere vertragingen is het tijdschema echter onzeker geworden.
Plan van ESA en Rusland (2002) ESA en Rusland hebben gezamenlijk een voorstel voor een missie gedaan dat uitgaat van twee ruimtevaartuigen die tegelijkertijd naar Mars vliegen. In de ene ruimtesonde reizen zes bemanningsleden mee en in de andere alle voorraden voor de reis. De missie zou 440 dagen in beslag nemen, waarbij drie astronauten twee maanden lang op het oppervlak van de planeet zullen verblijven. Het project zou twintig miljard dollar kosten en Rusland zou dertig procent hiervan bijdragen.
Vision for Space Exploration, Amerika (2004) Op 14 januari 2004 kondigde president George W. Bush een aanzet tot bemande ruimtevaart aan, onder de naam Vision for Space Exploration. Hieronder viel een plan voor een basis op de maan.
In 2007 suggereerde NASA dat een bemande missie naar Mars mogelijk zou zijn in 2037. Om het benodigde bedrag bij elkaar te krijgen zou elf miljard dollar uit het budget voor missies voor wetenschappelijk ruimteonderzoek naar bemande ruimtevaart moeten gaan. Ook onderzocht NASA de mogelijkheid om missies naar Mars vanaf de Maan te lanceren, om zo de kosten voor de reis te drukken.
In 2007 en 2009 bracht NASA nieuwe concepten voor ontwerpen uit voor menselijke bewoning op Mars.
European Mars Mission, EMM (2005) De Mars Society in Duitsland deed een voorstel voor een Marsmissie met meerdere lanceringen van een verbeterde versie van de Ariane 5-raket. Met ongeveer vijf lanceringen zou een vijfkoppige bemanning een ruimtereis van 1200 dagen maken.
De optie van een enkele reis (2006) In 2006 deed voormalig medewerker van NASA, James C. McLane III, een voorstel om een kolonie op Mars te vestigen door middel van een one-way trip, een enkele reis. Om te beginnen zou slechts één mens naar Mars afreizen.
Mars to Stay (2006)