危險之旅

為了重振航天工業，美國計劃使用新一代太空船替換現有的太空梭，重新將宇航員送上距離地球最近的月球，在月球建立永久基地，然後以此為跳板把人類送上非常遙遠的火星。

放射線

銀河系外的放射線與來自太陽的輻射，使得太空火星之旅變得十分危險，初步估計航天器往返時間至少需要1年。美國宇航局約翰遜太空中心太空放射線研究首席科學家弗朗西斯-西諾塔說：“目前估計太空放射線對身體損害程度要超過致命的癌症，我們還要考慮到放射線對心臟和中樞神經系統的破壞作用。”西諾塔稱，航天器為了抵禦強烈的放射線需要完善的外層保護，或許比較理想的是聚乙烯塑料層。在遭受宇宙射線轟擊下，鉛防護板可建立次級輻射保護；此外，使用水也是一種較好的抵禦輻射措施，但必須準備數米深的水池才能起到保護作用。無論是鉛還是水，它們兩者都是較重的元素，對於遠程太空之旅都是費用昂貴的。

解決方案：挑選從未吸煙，甚至沒有吸過二手煙的宇航員，向他們的體內植入抵抗輻射損傷的基因。西諾塔說：“5-10年前我們並不知道人體植入特殊基因的效果，在未來10-15年或將揭曉答案。”基因保護性措施或許是一種理想的特殊保護方式。

失重狀況下的身體

在沒有重力下環境中，平均每月人體骨骼將損失1%；重返重力環境時，宇航員通常都會感到眩暈，甚至暈倒，女性出現這種情況的概率要大於男性；出現類似老年痴呆症的病態；心血管出現損害；肌肉萎縮症。

當宇航員登陸火星所出現的這些身體狀況均對建造火星庇護基地不利，美國加州大學聖地亞哥分校骨科醫師艾倫-哈根斯說：“當登陸火星表面時，宇航員會感覺到舉起一個物體變得更加沉重。他們面臨的一個主要問題是無法護理自己的身體，如果在至少6個月的太空旅行中出現身體調節性紊亂，這將是一個大麻煩！”

解決方案：在微重力條件下用大量的時間進行跑步機鍛煉，一些人造重力條件或許有一定的幫助作用，但仍不能消除危機。宇航員需要在航天器內設置一個中心樞軸點旋轉的儀器，哈根斯稱，旋轉臂為1公里直徑的裝置可產生地球海平面相近的引力作用。此外，一些較小的離心機也可產生相同的引力作用，但對宇航員卻產生噁心感，並且在狹窄的航天器內需要佔據較大的空間。

另一種方法是特製一種壓縮太空服，使宇航員的體液進入腿部，有助於維持身體健康。

幽居病

依據美國宇航局2009年人類研究計劃報告，將6-7名宇航員派遣至一個陌生的有限空間長達18個月，他們無法從這裡逃離，很有可能產生較大的心理壓力和緊張感，甚至產生嚴重的精神病。科學家基於在南極洲和其它水下隔離環境的研究，發現由於睡覺減少、疲勞、超負載工作和內分泌失調，將導致宇航員工作低率；此外，由此造成的團隊凝聚力和執行力下降，將更容易出現工作失誤。俄羅斯米爾空間站曾由於俄宇航員之間的爭吵導致提前結束太空任務返回地球，據稱，美國宇航局也在空間站里曾發生過爭執。

解徠決方案：對宇航員進行細緻觀察，使用一個特殊的聲音和面部變化監控器診斷在糾紛產生之前的早期心理壓力變化，最好派遣一位心理顧問隨行。

食物

火星之旅僅適合於素食主義者，這是由於肉禽食物無法在太空中保護。食物是不可缺少的，尤其對於條件惡劣的太空環境，並且食物提供的營養還可抵禦宇航員身體出現氧化損害。

然而，多項研究顯示太空放射線將導致食物中的維生素破壞，食物中維生素的大量損失可導致長途太空旅行出現嚴重的健康危機。由於國際空間站工作人員受到地球磁氣圈的部分保護，很少人知道放射線對太空補給食物的破壞作用。

解決方案：宇航員如果在火星表面定居下來，就必須設置一些溫室種植農作物。目前一些研究人員已在寒冷的南極冬季培育種植農作物。

硬體和推進力

火星至地球的最近距離大約3500萬英里，但由於兩顆行星軌道的排列，實際的航行里程是地球-火星最近距離的6倍。一些專家指出，考慮到宇航員的身體和心理因素、太空放射線、食物補給和精神心理因素，必須要求航天器航行速度更快。前宇航員富蘭克林-迪亞茲正在研製一種電核等離子動力火箭(簡稱“VASIMR”)，聲稱可將火星太空之旅縮短至39天。美國奧巴馬總統近期也提及這種新型火箭推進系統。但是火星協會奠基人羅伯特-祖布林對這項計劃提出了批評，他指出，我們已擁有匹配火星之旅的火箭技術。並聲稱VASIMR火箭是一個騙局。祖布林在近期出版的《火星狀況》一書中指出，主張採用更快的推進器系統僅是政客推遲火星計劃的一個託詞。他指出一個3階段、18個月的往返火星計劃，先派遣宇航員抵達火星，以及攜帶可產生返程燃料的裝置。祖布林說：“火星之旅是一項嚴峻的技術挑戰，其難度遠大於1961年人類登陸月球。這是一項複雜而艱巨的任務，但並未超出現有的技術範圍，我們將在十年內實現火星之旅！”