长期以来，将航天员送往火星是美国家航空航天局（简称美国宇航局）载人航天计划的首要任务。为在本世纪30年代实现载人登陆火星任务，美国宇航局正积极推进6大关键技术的研发。

先进推进系统

地球到火星约2.25亿千米，推进能力的提高可大幅减少航天员抵达火星的时间并降低相关任务风险。目前，美国宇航局在推进技术上的主要研究方向是核电推进与核热推进。其中，核电推进系统效能更高，但推力不足；核热推进系统的推力更大，更适用于深空探测任务。美国宇航局计划在未来数十年内发射首个太空核裂变系统，验证核热推进系统的各项关键技术。

充气式隔热罩

美国宇航局正在研究一种充气式隔热罩，采用高纤维制成，可折叠放置，大幅减少占用空间。借助这种设备，航天器可以在进入火星大气层时完成减速，实现安全着陆。未来，采用这种充气减速技术方案的航天器可以实现在火星上海拔较高的南部高原，或其他在现有技术条件下难以着陆的地区着陆。

高科技火星宇航服

美国宇航局正在研制的高科技火星宇航服采用模块化设计，配备便携式生命保障系统与温度控制系统，并加强对宇宙辐射的防护，确保航天员在火星表面安全行走。

据介绍，这款宇航服具有防尘功能，可抵御-121℃的极端低温，也可承受121℃高温。宇航服内的人形压力衣可保证宇航员自由活动，免受外部环境威胁。头盔内配备新型通信系统，可自动连接外部通话要求。新宇航服还设计有可互换部件，可调整为适用于微重力条件下的行走模式等。

火星漫游车

为减少在火星表面着陆的设施数量，美国宇航局将研发一种居住和实验一体化的火星漫游车，配有航天员所需的一切生活用品和实验设备，可维持数周。目前，美国宇航局已经对相关技术进行测试，并将测试数据用于在月球上使用的加压式探测车。美国宇航局将 结合加压式探测车在月球上的实际使用情况，进一步改进火星探测车。

可持续动力系统

由于火星上的周期性沙尘暴可持续数月，因此核裂变供能系统比太阳能系统更可靠。目前，美国宇航局已经测试了核裂变动力技术，证明该技术的安全性和高效性，且可长时间使用。美国宇航局计划先在月球上使用这一系统，然后用于载人登陆火星任务。

激光通信系统

美国宇航局计划使用激光通信系统在火星和地球之间传输数据。激光通信系统具备速度快、损耗低等优势，可向地球发送大量实时信息和数据，包括高清图像和视频。另外，使用无线电通信系统向地球发送图片需要9年，使用激光通信系统仅需9周。美国宇航局已于2013年在月球演示中证明激光通信的可行性。