Пилотируемый полёт на Марс — предполагаемый полёт человека на Марс с помощью пилотируемого космического корабля. Различные государственные и частные организации в разное время объявляли полёт на Марс своей целью. Идея доставки экспедиции на Марс как первого шага в колонизации Марса является проявлением феномена экспансии человечества. Более близкая цель — прямое включение человеческого разума в исследование Марса как части окружающего мира.
Проекты различных стран и организаций Первый технический анализ пилотируемой экспедиции на Марс был сделан Вернером фон Брауном в 1948 году. Он был опубликован в виде книги «Проект Марс» сначала в Западной Германии в 1952 году, а затем на английском в США в 1953 году.
С тех пор различные планы путешествия на планету выдвигались неоднократно — в первую очередь, СССР (и Россией) и США как космическими державами, а также частными организациями.
СССР
В СССР первые варианты космических кораблей для экспедиции на Марс стали впервые рассматриваться в 1959 году в королёвском ОКБ-1. Работы шли в секторе 9 под руководством Михаила Тихонравова.
Сначала были разработаны эскизы проекта марсианского пилотируемого комплекса (МПК) со стартовой массой в 1630 тонн. Собрать его предполагалось на низкой околоземной орбите, а возвращаемая часть МПК имела массу 15 тонн. Продолжительность экспедиции должна была быть 2,5 года.
Затем в этом же секторе последовала разработка тяжёлого межпланетного корабля (ТМК). Проектом занимались две группы инженеров: одной руководил Глеб Максимов, а второй — Константин Феоктистов.
ТМК Максимова являлся трёхместным космическим кораблём, который можно было вывести на околоземную орбиту за один пуск Н-1 с корректировкой траектории полёта к Марсу с помощью разгонного блока на топливной паре керосин-кислород. Этот корабль содержал жилой, рабочий (со шлюзом для выхода в открытый космос), биологический, агрегатный отсеки, спускаемый аппарат и корректирующую двигательную установку (КДУ). После корректировки траектории полёта на Марс раскрывались солнечные концентраторы для оранжереи, солнечные батареи для питания корабля, антенны для связи с Землёй. Проект Максимова не предусматривал высадки экипажа на поверхность Марса.
ТМК Феоктистова предполагал сборку на орбите и разгон корабля во время полёта к Марсу. Выбор двигателей для корабля пал на электрореактивные двигатели, отличающиеся большой экономичностью, и благодаря которым возможно было уменьшить стартовую массу либо увеличить полётную. В 1960 году на корабль предполагалась установка реактора мощностью в 7 МВт, но в 1969 году произошла переработка проекта, в ходе которой мощность реактора была увеличена до 15 МВт, а также пришлось сократить количество спускаемых аппаратов с 5 до 1 и количество людей в экипаже с 6 до 4. Для надёжности разработчики хотели поставить не один, а три реактора. В 1988 году в проекте реакторы заменили на солнечные батареи благодаря большому прогрессу в создании плёночных фотопреобразователей и в разработке трансформируемых ферменных конструкций.
Плюсом ТМК Феоктистова была малая стартовая масса по сравнению с ТМК Максимова — 75 т и полётная — 30 т, что позволяло разместить на корабле необходимое количество приборов и систем. Недостаток был во времени разгона: ЭРД имел тягу в 7,5 кгс, по этой причине разгон должен был производиться по спирали в течение нескольких месяцев.
Кроме того, в 1960-х годах на базе Лётно-исследовательского института (ЛИИ) проводились исследования обитаемости межпланетного корабля для полёта на Марс. В ОКБ ЛИИ был спроектирован и построен на базе центрифуги наземный вращающийся имитатор межпланетного корабля — стенд «Марс-Орбита». Стенд обеспечивал возможность создания искусственной силы тяжести при вращении имитатора. На нём были реализованы условия жизни, моделирующие условия межпланетного корабля: рабочие и спальные места, радио и телевизор (для свободного времени), кухонный отсек, санузел (душ, раковина, унитаз). Одним из инициаторов создания стенда и организатором исследований на нём был врач, психофизиолог . Задачей исследований было изучение при длительном, непрерывном, медленном вращении жизнеспособности и работоспособности живущих в этих условиях людей. Максимальная продолжительность эксперимента была 35 суток. Были изучены особенности адаптации человека к длительному вращению, установлено, что адаптация продолжается от 7 до 14 суток, а после остановки вращения реадаптация к нормальным условиям длится около двух суток. В результате были выработаны рекомендации по оптимальной скорости вращения космического корабля для создания искусственной гравитации и по организации деятельности человека на борту корабля.
23 июня 1960 года ЦК КПСС был назначен день старта на 8 июня 1971 года с возвращением на Землю 10 июня 1974 года. Работы по подготовке к экспедиции на Марс (а также на Венеру и Луну) были прекращены 13 мая 1961 года для сосредоточения усилий конструкторских бюро на задачах оборонного значения.
Одной из основных проблем экспедиций (как к Луне, так и к Марсу) являлась разработка сверхтяжелой ракеты-носителя для вывода на орбиту космического корабля (или его элементов). В СССР в 1960-х годах велась разработка такой ракеты — Н-1. В 1969 году (после первой американской высадки на Луну) появился приказ № 232 министра общего машиностроения С. А. Афанасьева о разработке проекта «Аэлита». Полёт пяти людей на Марс был заявлен на 1985 год. Однако в 1974 году программа разработки Н-1 была закрыта, а вместе с ней была прекращена разработка экспедиции на Марс.
Российская Федерация В связи с известными экономическими проблемами в России возвращение к идеям межпланетных полётов стало возможно только в 2000-х годах. После затопления орбитальной станции «Мир» в 2001 году стали появляться новые проекты, в том числе и по полёту на Марс. В частности, в 2002 году о международном проекте полёта человека на Марс заявил академик Российской академии наук, директор Центрального научно-исследовательского института машиностроения Николай Анфимов.
С ноября 2007 года по ноябрь 2011 года проводился эксперимент Марс-500, целью которого была имитация полёта на Марс. Партнёром Роскосмоса в эксперименте было Европейское космическое агентство.
Генеральный конструктор корпорации «Энергия» Виталий Лопота в начале 2010 года заявил о начале разработки ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса для будущего поколения ракетной техники. Двигатели такого типа будут иметь удельный импульс до 20 раз больший, чем у нынешних химических двигателей, что сократит время полёта к Марсу до 1—1,5 месяцев. Завершение работ было запланировано на 2018 год, но известно об отставании от графика.
20 августа 2012 года стало известно, что российская ракетно-космическая корпорация «Энергия» собиралась в ближайшие 5—7 лет совместно с Украиной и Казахстаном создать сверхтяжёлую ракету-носитель «Содружество» для полётов на Луну и Марс. Проект новой ракеты должен был быть основан на заделах советской ракеты «Энергия», и, возможно, она могла бы иметь двигательную установку с питанием от солнечных батарей или ядерного реактора. Предполагаемая грузоподъёмность должна была составить 60—70 тонн. Однако, в 2015 году по причине сокращения финансирования Роскосмоса принято решение отказаться от создания сверхтяжёлой ракеты с нуля и ограничиться работой лишь по её ключевым элементам. В 2018 году президент Путин подписал указ, согласно которому корпорация «Энергия» определена головным разработчиком космического ракетного комплекса ракеты-носителя сверхтяжёлого класса (КРК СТК). Проведение лётных испытаний подобной ракеты планируется после 2030 года.
11 апреля 2018 года глава Роскосмоса Игорь Комаров в интервью СМИ заявил, что пилотируемый полёт на Марс состоится после отработки марсианской программы на Луне.
США
Технический план полёта на Марс впервые предложен разработчиком первой в мире баллистической ракеты работавшим с 1945 года на армию США немецким конструктором Вернером фон Брауном в 1948 году. Ещё один немец, переехавший в США — Вилли Лей — в 1949 году написал научно-популярную книгу «Завоевание космоса», посвящённую исследованию ближнего космоса. Книга, содержащая планы по полёту к Марсу, стала широко популярной в США. Фон Браун и Лей, работавшие вместе ещё в Германии, продолжили сотрудничество в 1950-х годах на литературном поприще. В частности, в 1956 году они совместно выпустили книгу «Исследование Марса» (The Exploration of Mars), где первоначальный проект о посылке на Марс 10 космических кораблей было сокращён до двух кораблей.
После запуска советского спутника в 1957 году, американское правительство включилось в космическую гонку c Советским Союзом. В 1958 году было создано НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства), которое сразу же начало консультации с Агентством по баллистическим ракетам армии США (техническим директором был Вернер фон Браун). В 1960 году все армейские проекты, связанные с космосом, были переданы НАСА и объединены в созданный Космический центр Маршалла, директором которого был назначен Вернер фон Браун. В 1961 году была принята программа «Аполлон» с целью высадки астронавтов на Луну.
В 1962 году несколько американских компаний в рамках проекта НАСА «EMPIRE» проводили изучение возможной пилотируемой экспедиции на Марс. Это было первым детальным анализом таких возможностей, основанным на реальных данных НАСА о космических полётах. Материалы легли в основу будущих подобных исследований, предпринимавшихся регулярно как компаниями, так и самим НАСА.
После успеха программы «Аполлон», фон Браун предлагал сделать пилотируемую экспедицию на Марс целью дальнейшей программы пилотируемых полётов НАСА. Предложение рассматривалось Президентом США Ричардом Никсоном, но было отвергнуто в пользу программы «Спейс шаттл», которая не предполагала фокусировку на межпланетных перелетах. Варианты использования программы для строительства на орбите межпланетного корабля все же рассматривались, но не были реализованы.
Американский президент Джордж Г. У. Буш в 1992 году представил планы пилотируемого полёта к Марсу и поручил НАСА вычислить затраты на экспедицию. С учётом проектных затрат от 400 миллиардов долларов США проект был отвергнут.
Его сын, также президент США Джордж Уокер Буш, в начале 2004 года представил для НАСА новый долгосрочный план, основной задачей которого были пилотируемые экспедиции на Луну и Марс. Новой при этом явилась смета затрат, которая предполагала финансирование развития с выходом из Шаттл- и МКС-программы в течение свыше 30 лет.
Пересмотр целей положил начало программе «Созвездие». В рамках этой программы первым шагом должно было стать до 2010 года создание космического корабля «Орион», на котором космонавты могли бы полететь сначала на Луну, а потом на Марс. Далее с 2024 года по планам НАСА должна появиться постоянно обитаемая лунная база, которая стала бы подготовкой для полёта на Марс. Согласно проекту, непилотируемые полёты подготовили бы людей к высадке на Марсе; здесь американская и европейская программы едины. Возможное путешествие к Марсу могло бы состояться, по оценкам НАСА, в 2037 году.
2 февраля 2010 года стало известно, что лунный пилотируемый полёт США из-за сокращения бюджета не состоится. Так как вследствие этого разработка необходимого пилотируемого космического корабля остановилась, то это затронуло и марсианскую пилотируемую экспедицию. Эти программы были не отложены, а полностью закрыты без альтернативы. Однако позже НАСА вернулось к пересмотру программы «Созвездие» и не исключает её возобновления. 15 апреля 2010 года президент Обама, выступая в космическом центре во Флориде, сказал про отмену новой лунной программы «… некоторые верят, что мы должны попытаться сначала вернуться на поверхность Луны, как это ранее было запланировано. Но я сейчас должен довольно прямо сказать: Мы там были уже…»