紧锣密鼓探火星
为了进一步认识火星，科学家们在现有航天探测和天文观测的基础上提出了多种研究工作方案，有的已经开始实施。现仅就火星生命实验、火星取样研究和派人登陆火星三个方面作一简介。
火星生命实验
火星地下有水的迹象，使科学家推测那里可能存活着生命。
20 世纪 40 年代中期以来，专业人员在地球深海海床、火山热泉和地壳深处发现的原始生物，并不需要阳光和氧气，而是靠那里的水、热量和岩石维持生命。美国阿拉斯加北部土壤深处的生存条件与火星类似，而那里深达 400 米的冻土地方仍然生存着一些原始微生物。由此看来，既然火星表面以 100—400 米的孔洞之间有水，那里就应该能够孕育和存活低级生命。
这一猜想推动着科学家在模拟火星地下的环境中进行培养微生物的实验。美国阿肯色大学生物学教授蒂姆·卡拉尔 1999 年就成为世界上首位在近似火星地下环境条件下培养微生物的科学家。在实验中，卡拉尔寻找可在极端条件下生存着并能依赖无机物而茁壮成长的微生物。他在产烷生物中找到了一种厌氧微生物。厌氧微生物被认为是地球最古老的生命形式之一。卡拉尔及其助手选用了与火星土壤化学性质相似的夏威夷火山灰，还使用了二氧化碳、氢气和水。结果表明，厌氧微生物等产烷生物处于模拟火星土壤的条件下，在吸取了生长中所需的矿物质后，长势良好。研究发现，微物生的生长情况与样本尺寸及表面积有关。这一实验，把火星生命猜想向前推进了一步。
后来，新西兰林肯大学化学教授迈克尔·特莫纳又首次用火星尘土培育出了蔬菜。莫特纳说，与取自其他行星的尘土相比，最靠近地球的行星上的尘土中含有大量的磷肥，这正是种植健康的绿色植物所必需的养料。同时，科学家发现，外星土壤还能生长微生物。这些重要结论，不但支持了火星有水就可能有生命的推断，而且为人类将来在火星上建立居住基地、种植作物提供了科学依据。
选点取样研究
美国宇航局于 2000 年 10 月 26 日公布了未来 15 年内的火星探测计划，强调要采用最尖端的技术和器件来提高设备的科研探测能力和在恶劣的火星环境中的生存能力，使用智能传感器搜寻安全的火星着陆点，运用空气制动技术降低着陆能耗，并利用雷达探测火星表面下水流的踪迹。
新计划将火星岩石样品带回地球的实施时间由原来的 2011 年推迟到 2014 年至 2016 年间，计划和重点放在寻找火星表面最佳取样位置上。依照计划安排，2001 年将发射一个环绕火星飞行和轨道探测器，目的是拍摄分辨率更高的火星图像；2003 年将发射两个能在火星表面自行移动的探测器，专门用于火星地质研究；2005 年向火星发射一颗分辨率为 0.3 米的探测装置；2007 年将为火星发送一个机动实验室，同时对火星进行一次侦察；2009 年将参与欧洲空间局的有关计划，用携有地面穿透雷达的探测器进一步探查火星上是否有水。其中的关键是在选点的基础上进行取样研究。
用无人航天器登陆火星以后再将采集到的具有典型特征的土石样品送回地球，这无疑是人类研究火星的重大举措。将火星样品直接提供给科学家进行分析化验，才能证实火星是否储有流水和存活生命，进而为宇宙员登临更有针对性地做好准备工作，因而意义重大。
可是，火星样品有无毒素物质和低级生命的毒菌尚不得知。为了防范火星土石给地球带来意想不到的污染，尤其要防止天外来客给人类和其他生灵可能带来的危害，必须未雨绸缪。为此，美国宇航局已作出安排，考虑利用一个清洁干净又密封良好的特制球形容器盛装火星样品，以确保安全。当球形容器被送回地面后，发即被运到一个绝对安全的实验室中。在此，样品将在一个有防护层的盒子内供科学家进行研究。盒内气压比实验室气压低一些，实验室气压又比外面气压低一些，一旦发现泄漏，空气就会向压力低的方向流动，保证样品不会扩散，确保周围环境不被污染。
派人登临方案
从 20 世纪 90 年代后期以来，世界航天大国的专家们就在酝酿和研讨如何让宇航员登临火星的方案问题。总的来看，建造一个重为 400—800 吨的火星轨道站是多数专家的共识，也是实施方案中的关键环节。
这个轨道站应由生活舱、服务舱、对接舱、着陆舱和动力装置等部分组成，它将发挥重要的中转作用。站上作有能供多名宇航员长期居住和工作的设施外，还应装有发动机、导航、通信、仪器仪表等设备以及迎送戴人飞船的对接装置。它是宇航员飞临火星整个过程中的一个路途基地，具有十分重要的地位。为了确保宇航员驾驶着陆舱成功登上火星，有必要在正式降落火星之前进行飞行实验。火星轨道站为开展这项活动提供了唯一的前提保障，它将成为着陆舱栖身和飞离的空中港湾。同样，它也为宇航员返回地球提供了有利条件。宇航员在火星上完成科学考察任务后，先回到轨道站，再选择有利时机返回地球，以节约火箭燃料。
俄罗斯能源公司已提出建造火星轨道站的计划，并打算在条件成熟时吸引多国参与该计划的实施。能源公司主设计师戈尔什科夫等专家已设计出了火星轨道站的模型。这座未来的轨道站重约 400 吨，由多个舱体对接而成，可容纳 10 名宇航员长期工作。
轨道站各舱体及其他组件将用能源号运戴火箭分别送入地球近地轨道，并在太空完成组装。然后，轨道站上的数百个蜂窝状小型静电火箭发动机，将工质氙电离成离子并形成射束，最后又用电子将其耦合成中性的高速束流喷射而出产生推力，把轨道站送往火星。预计轨道站建设工期要长达 10 年，所耗资金约 100 亿美元。目前俄正在用自己的航天器对搭载的实验型火星轨道站设备进行研究。
本来科学家设想 2015 年左右可派宇航员飞临火星，现在看来要推迟到 20 年代方可成行。这个目标一旦实现，那无疑是人类开拓天疆进程上影响深远的空前壮举。