thumb|right|400px|Concepção da NASA Design Reference Mission Architecture 5.0 (2009) Uma missão tripulada para Marte tem sido assunto de ficção científica, engenharia e propostas científicas no decorrer do século XX continuando no século XXI. Os planos compreendem propostas não apenas de aterrissar, mas também de eventualmente se estabelecer no planeta Marte, seus satélites, Fobos e Deimos e terraformar o planeta.
Trabalhos preliminares para missões têm sido executados desde os anos 50, com missões planejadas tipicamente ocorrendo de 10 a 30 anos no futuro. A lista de planos de missões tripuladas a Marte no século XX mostra as várias propostas que tem sido apresentadas por várias organizações e agências espaciais nesse campo da exploração espacial.
Em 2004 a administração dos Estados Unidos anunciou a nova Vision for Space Exploration apresentando a missão tripulada a Marte como uma de suas maiores conquistas. Nenhum plano concreto foi decidido então, e a proposta vem sendo atualmente discutida por políticos, cientistas, e pelo público. Em 2010, uma nova proposta de lei foi assinada permitindo uma missão tripulada para Marte por volta de 2030.http://www.space.com/news/nasa-transition-congress-new-direction-100930.html
Atualmente, entre as várias agências espaciais, a SpaceX está se destacando das demais. Dentre seus projetos, um em especial, é a fixação de uma base de pesquisa no Planeta Vermelho no ano de 2028, ou ao menos iniciar sua construção. Segundo a NASA, a hipótese de missões tripuladas a Marte em 2030 apresenta-se inviável e sem precedentes.
Desafios thumb|right|400px|Concepção artística de uma missão tripulada na superfície de Marte, pintura de 1989 de Les Bossinas do Lewis Research Center para a NASA
Há vários desafios decisivos que uma missão tripulada para Marte deverá superar: efeitos físicos da exposição a raios cósmicos de alta energia e outros tipos de radiação ionizante Saganti, P. B. et al. (2006) efeitos físicos da permanência prolongada num ambiente de baixa gravidade efeitos físicos da permanência prolongada num ambiente de baixa luminosidade efeitos psicológicos do isolamento da Terra efeitos psicológicos da falta de comunidade devido à falta de conexões em tempo real com a Terra efeitos sociais de vários humanos vivendo em um ambiente tumultuado por mais de um ano terrestre inacessibilidade às instalações médicas terrestres efeitos físicos da alta velocidade de escape marciana 5 km/s dificultando o retorno Alguns desses problemas foram estimados estatisticamente no estudo HUMEX.Horneck and Comet (2006), doi 10.1016/j.asr.2005.06.077 Ehlmann e outros têm revisto preocupações econômicas e políticas, bem como aspectos de viabilidade tecnológica e biológica.Ehlmann, B. L., et al. (2005), doi 10.1016/j.actaastro.2005.01.010
Apesar de o combustível ser um problema para uma viagem de ida e volta, metano e oxigênio poderiam ser produzidos se utilizando H2O marciano (preferivelmente gelo de água ao invés de água associada a outras substâncias químicas) e CO2 atmosférico com uma tecnologia evoluída.Rapp et al. (2005), doi 10.1109/AERO.2005.1559325
Uma das principais considerações para uma viagem da Terra para Marte ou vice-versa é a energia necessária para a transferência entre as sua órbitas. A cada 26 meses terrestres uma transferência de baixa energia entre a Terra e Marte se abre, assim as missões são geralmente planejadas de forma a coincidirem com uma dessas janelas. Ainda, as janelas de baixa energia variam mais ou menos num ciclo aproximado de 15 anos. Por exemplo, houve um mínimo nas janelas de 1969 e 1971, chegando ao ponto máximo no final dos anos 70, atingindo outra baixa em 1986 e 1988, e então repetindo o mesmo intervalo.
Propostas do século XX
No decorrer do último século, um número de conceitos de missões para tais expediçãoes tem sido propostos. O volume histórico de David Portree Humans to Mars: Fifty Years of Mission Planning, 1950 - 2000 discute vários destas concepções.David S. F. Portree, Humans to Mars: Fifty Years of Mission Planning, 1950 - 2000, NASA Monographs in Aerospace History Series, Number 21, February 2001. Available as NASA SP-2001-4521.
Proposta de Wernher von Braun (1947 à década de 1950) Wernher von Braun foi a primeira pessoa a fazer um estudo técnico detalhado de uma missão para Marte.Annie Platoff, Eyes on the Red Planet: Human Mars Mission Planning, 1952-1970, (1999); available as NASA/CR-2001-2089280 (July 2001) Detalhes foram publicados em seu livro Das Marsprojekt (1952); em português O Projeto MarteWernher von Braun, The Mars Project, University of Illinois Press, Urbana, IL, 1962 (1962) e várias obras subsequentes,Wernher von Braun, “The Next 20 Years of Interplanetary Exploration,” Astronautics & Aeronautics, November 1965, pp 24-34. tendo aparecido também na Collier's magazine em uma série de artigos começando em março de 1952. Uma variante do conceito de missão de Von Braun foi popularizada em inglês por Willy Ley no livro The Conquest of Space (1949), contendo ilustrações de Chesley Bonestell. O projeto Marte de Von Braun's Mars concebeu quase mil de veículos em três estágios com o objetivo de manufaturar partes da missão a Marte a ser construída numa estação na órbita terrestre.M. Wade, Von Braun Mars Expedition - 1952, in Encyclopedia Astronautica A missão em si seria composta de uma frota transportando 70 pessoas cada, trazendo três naves de excursão pela superfície que iriam aterrissar horizontalmente na superfície de Marte (aterrissagem com veículos de asa era considerada possível porque naquela época acreditava-se que a atmosfera marciana era muito mais densa do que se descobriu mais tarde).
Na visão revisada de 1956 do Plano Marte, publicada no livro The Exploration of Mars de Wernher Von Braun e Willy Ley, o tamanho da missão foi reduzido, passando a requerer apenas 400 lançamentos para montar duas naves, ainda carregando dois veículos com asas.Von Braun Mars Expedition - 1956, in Encyclopedia Astronautica Versões posteriores da proposta da missão, retratada na série "Man In Space" da Disney,"The Disney-Von Braun Collaboration and Its Influence on Space Exploration" by Mike Wright mostra veículo de propulsão iônica movidos a energia nuclear sendo utilizados nas viagens interestelares.
Propostas dos Estados Unidos (anos 50 e 60) thumb|300px|Concepção artística da Mars Excursion Module pousada em Marte, em um estudo da NASA de 1963 Em 1962 a Aeronutronic Ford,Franklin Dixon, “Summary Presentation: Study of a Manned Mars Excursion Module,” in Proceeding of the Symposium on Manned Planetary Missions: 1963/1964 Status, NASA TM X-53049 (1964). e a General Dynamics na Companhia Lockheed para Mísseis e Espaço conduziram estudos para o design das missões para Marte como parte do projeto do Centro de Voo Estacial Marshall da NASA chamado "Project EMPIRE". Esses estudos indicaram que uma missão para Marte (possivelmente incluindo um voo por Vênus) poderia ser realizado com o lançamento de oito boosters Saturn V e montagem na órbita baixa da Terra, ou possivelmente com um lançamento único de um hipotético veículo pós-Saturno. Apesar de as missões EMPIRE se tratarem apenas de estudos, e nunca terem proposto ou financiado projetos, elas foram as análises detalhadas do que seria preciso para alcançar o objetivo de uma viagem tripulada para Marte se utilizado dados factuais dos voos espaciais da NASA, tendo estabelecido muito da base para futuros estudos, incluindo significativos estudos de missões das companhias TRW, North American, Philco, Lockheed, Douglas, e General Dynamics, juntamente a vários outros estudos da própria NASA.
Posterior ao sucesso do Programa Apollo advogou uma missão tripulada para Marte como foco do programa especial tripulado da NASA.Wernher von Braun, “Manned Mars Landing Presentation to the Space Task Group,” presentation materials, August 1969 (referências de Portree, 2001 op cit. a proposta de Von Braun utilizava boosters Saturn V para lançar estágios superiores (NERVA) movidos a energia nuclear que forneceriam energia para duas naves espaciais em uma missão dual no início da década de 80. A proposta foi considerada pelo então presidente Richard Nixon mas foi descartada em favor do ônibus espacial.
Missões propostas pela União Soviética (1956 a 1970)
O Complexo Pilotado Marciano ou "'MPK'" foi uma proposta de Mikhail Tikhonravov da União Soviética para uma expedição tripulada para Marte, utilizando o (então proposto) foguete N-1, em estudos de 1956 a 1962.
thumb|300px|Descrição artística da TMK-MAVR A Densa Espaçonave Interplanetária Pilotada (conhecida pelo acrônimo russo TMK) foi a designação de uma proposta para exploração espacial da União Soviética nos anos 60 para enviar voos tripulados para Marte e Vênus (o design TMK-MAVR) sem pousar. A espaçonave TMK estava programada para ser lançada em 1971 e fazer uma viagem de três anos de duração incluindo um voo por Marte no qual sondas seriam lançadas no planeta. O projeto TMK foi planejado como uma resposta da União Soviética ao bem sucedido pouso tripulado na Lua pelos Estados Unidos. O projeto nunca foi posto em prática porque o foguete N1 nunca voou com sucesso.
O Complexo Expedicionário para Marte, ou "'MEK"' (1969) foi outra proposta soviética para uma expedição para Marte que levaria uma tripulação de três a seis para Marte e de volta em uma missão que duraria 630 dias.
Case for Mars (1981–1996)
Posterior às missões Viking para Marte, entre 1981 e 1996 uma série de conferências chamadas The Case for Mars foram realizadas na Universidade do Colorado em Boulder. Essas conferências advogavam uma exploração por humanos em Marte, apresentavam conceitos e tecnologias, e promoveram uma série de oficinas para desenvolver um conceito básico para a missão. O conceito base se destacava pelo fato de propor a utilização de recursos in-situ para manufaturar foguetes propelentes para a viagem de retorno utilizando os recursos de Marte. Os estudos da missão foram publicados em uma série dos seguintes volumesPenelope J. Boston, ed., AAS Science and Technology Series Volume 57, Proceedings of The Case for Mars I, 1984 (second printing 1987), ISBN 0-87703-197-5Christopher P. McKay, ed., AAS Science and Technology Series Volume 62, Proceedings of The Case for Mars II, 1985 (second printing 1988) 730p. Hard cover: ISBN 0-87703-219-1, Soft cover: ISBN 0-87703-220-3. publicados pela Sociedade Astronáutica Americana. Conferências posteriores nessa série apresentaram um número de conceitos alternativos, incluindo o conceito "Mars Direct" de Robert Zubrin e David Baker; a proposta "Footsteps to Mars" (Passos para Marte) de Geoffrey A. Landis,Geoffrey A. Landis, "Footsteps to Mars: an Incremental Approach to Mars Exploration," Journal of the British Interplanetary Society, Vol. 48, pp. 367-342 (1995); presented at Case for Mars V, Boulder CO, 26–29 May 1993; appears in From Imagination to Reality: Mars Exploration Studies, R. Zubrin, ed., AAS Science and Technology Series Volume 91 pp. 339-350 (1997). (text available as Footsteps to Mars pdf file que advogava passos intermediários antes da aterrissagem em Marte, incluindo missões tripuladas a Fobos; e a proposta "Great Exploration" (Grande Exploração) do Laboratório Nacional de Lawrence Livermore, entre outras.
Iniciativa para Exploração do Espaço da NASA (1989)