Аванпост на Марсе. Создание аванпоста на Марсе начинается с запусков с Земли на космическую станцию экипажа, оборудования и транспортных аппаратов, продолжается сборкой на околоземной орбите марсианского межпланетного транспортного поезда и марсианского транспортного аппарата, проверкой и заправкой топливом.
Марсианский межпланетный комплекс. Поезд состоит из межпланетного и марсианского транспортных аппаратов. В пилотируемом варианте комплекс может обеспечить доставку на марсианскую поверхность экипажа из четырех человек и 25 т груза и возвращение к Земле такого же экипажа и одной тонны груза. В грузовом варианте, с использованием двух марсианских транспортных аппаратов, на Марс может быть доставлено 100 т груза.
Проработки показывают, что весьма эффективными системами для космических транспортных аппаратов являются ядерные двигательные установки, солнечно-электрические двигатели и солнечный парус. Однако всем им присущи недостатки, связанные с чрезвычайно длительным временем полета и сложностью эксплуатации. Значительный эффект в уменьшении начальной массы межпланетного комплекса на низкой околоземной орбите до 50% и в снижении эксплуатационных затрат на полеты дает использование средств аэроторможения в сочетании с химическими двигательными установками. Именно поэтому для дальнейших разработок в качестве базового варианта рекомендуется принять вариант космического транспортного аппарата с жидкостными двигателями и средствами аэроторможения.
Перед прибытием на Марс марсианский транспортный аппарат отделяется и с использованием аэроторможения в марсианской атмосфере выходит на ареоцентрическую орбиту. Через одни сутки на ареоцентрическую орбиту прибывает марсианский поезд. На орбите оба аппарата встречаются, и экипаж переходит на марсианский транспортный аппарат, который доставляет космонавтов на Марс, снова выполнив маневр аэроторможения. После выполнения экипажем программы работ взлетный модуль доставляет космонавтов с поверхности Марса на марсианский поезд, который возвращает их на станцию "Фридом". При грузовых полетах на ареоцентрическую орбиту выводится комплекс, состоящий из двух марсианских транспортных аппаратов. В первом грузовом полете на Марс доставляется жилое оборудование, и оба аппарата остаются на его поверхности. Пилотируемый полет будет третьим после двух грузовых рейсов.
Все траектории позволяют в случае необходимости осуществить облет Марса. Пилотируемый межпланетный полет будет осуществляться в условиях невесомости. Марсианский комплекс с искусственной гравитацией будет разработан по результатам более глубоких исследований условий длительного полета. В первых экспедициях предусматривается прямой возврат на Землю в пилотируемой капсуле, похожей на космический аппарат "Аполлон".
Продолжительность пребывания на поверхности Марса первой экспедиции из четырех человек составит 30 суток при общей продолжительности экспедиции 500 суток.
Грузоподъемность ракет-носителей для марсианской программы должна примерно вдвое превышать грузоподъемность ракет, используемых в лунной программе.
При разгоне марсианского транспортного поезда к Земле с ареоцентрической орбиты будет использоваться двигательная установка из четырех кислородно-водородных двигателей.
Марсианский транспортный аппарат одноразовый, обеспечивает доставку, кроме груза, взлетного модуля на поверхность Марса. Взлетный модуль аналогичен модулю лунного транспортного аппарата.
Системы на поверхности Луны и Марса. На поверхность Марса и Луны в первую очередь доставляются средства, обеспечивающие необходимые условия для жизни и работы на планете, это - жилые и габаритные модули, шлюзовые камеры, марсоходы, строительное оборудование и модули материально-технического обеспечения.
Первая система энергопитания включает три комплекта фотогальванических батарей и регенеративных топливных элементов. Каждый комплект вырабатывает 25 кВт электроэнергии. Дальнейшее наращивание мощности предполагается осуществить путем использования ядерных реакторов. Для марсоходов предполагается использовать радиоизотопные термоэлектрические генераторы или динамические изотопные энергосистемы мощностью до 5 кВт. Для перегрузки доставляемого на Марс и Луну оборудования предполагается использовать подвижной перегрузочный кран. Имеется производственная установка на поверхности Луны для добычи кислорода из лунных пород. Вблизи транспортного аппарата размещается блок обслуживания, который осуществляет подвод электроэнергии к марсианскому транспортному аппарату, терморегулирование и сброс тепла, а также сжижение испарившегося топлива. Кроме того, с помощью раздвижной конструкции с теплоизоляционной оболочкой обеспечивается пассивная тепловая защита транспортного аппарата.
План Ливерморской лаборатории не предусматривает разработку новых тяжелых средств выведения в течение ближайшего десятилетия.
Все необходимые грузы будут выводится на низкую околоземную орбиту, где будут комплектоваться сборки массой 50-70 т, существующими ракетами-носителями "Титан-4" и "Дельта".