Les études de vol habité vers Mars ont débuté en Russie presque en même temps que le projet de lancer un homme en orbite terrestre.

En 1959, un groupe d'enthousiastes travaillait déjà au concept du vol habité vers les planètes du système solaire.

Du concept est née une architecture de mission qui a servi de base aux spécifications techniques de la fusée N1, alors en phase d'étude préliminaire. Le lanceur devait mettre en orbite un véhicule spatial habité équipé d'un étage de propulsion qui aurait permis l'injection sur une trajectoire de survol de Mars. Grâce à l'assistance gravitationnelle de Mars, la course du vaisseau aurait été modifiée pour revenir sur Terre. D'une masse de 75 tonnes, le cylindre de 12 mètres de long pour 6 mètres de diamètre devait emmener un équipage de trois cosmonautes pour une mission de deux à trois ans. Les Russes avaient déjà prévu à l'époque d'aménager le compartiment des instruments en abri antiradiation, en cas d'éruptions solaires, et de mettre le véhicule en rotation pour générer une gravité artificielle.

L'échec du programme de lanceur N1 a mis un terme à ce projet ainsi qu'à celui du débarquement de cosmonautes sur la Lune. Les études se sont néanmoins poursuivies.

Dès 1960, un concept d'atterrisseur piloté pour Mars a été élaboré. Le véhicule était conçu pour utiliser la propulsion électrique pour le transit interplanétaire. Un réacteur nucléaire devait fournir l'énergie requise. Nécessitant un assemblage en orbite basse, le vaisseau devait emporter un équipage de six personnes. Alors que trois équipiers restaient en orbite autour de Mars les trois autres devaient se rendre à la surface de la planète avec cinq atterrisseurs de forme conique. Après l'atterrissage, les cinq éléments étaient conçus pour s'accrocher les uns aux autres pour former un train qui se serait déplacé sur de grosses roues à la surface de Mars. La tête du véhicule était constituée du module d'habitation équipé d'un bras robotique et d'une unité de forage. Un des modules transportait un avion pour les reconnaissances aériennes. Deux modules étaient équipés de véhicules de remontée, un principal et un de secours, pour, à la fin de la mission, rejoindre le module resté en orbite. Enfin, le dernier module, équipé d'un réacteur nucléaire, était chargé de fournir l'énergie à l'ensemble. La mission d'un an devait partir du pôle Nord pour rejoindre le pôle Sud. Durant cette traversée de la planète, l'équipage aurait été chargé d'étudier la surface et l'atmosphère de Mars et de ramener des échantillons du sol.

Projet de 1960

En 1969, une nouvelle étude est consacrée au vol habité vers Mars. Le lanceur était une fusée N1 modifiée. Le véhicule était composé d'un module d'habitation, d'un atterrisseur martien et d'un atterrisseur terrestre pour le retour, d'un réacteur nucléaire et de propulseurs électriques. L'ensemble avait la forme d'une longue aiguille de manière à éloigner le réacteur nucléaire du module d'habitation. Contrairement au projet de 1960, un seul atterrisseur de forme conique et équipé d'un bouclier thermique déployable était prévu. La puissance électrique du réacteur nucléaire était portée à 15MW et l'équipage réduit à quatre.

Projet de 1969

En 1987, après le décollage réussi du lanceur lourd Energia, un nouveau projet voit le jour. Il reprend les grandes lignes du projet de 1969 mais, pour améliorer la fiabilité et la sécurité du vol de croisière interplanétaire, le véhicule est équipé de deux unités de propulsion indépendantes alimentées chacune par un réacteur nucléaire de 7,5 MW.

Projet de 1987

Un changement radical est introduit dans le projet en 1988, en remplaçant les réacteurs nucléaires par des panneaux solaires souples tendus sur des poutrelles en treillis métalliques déployables, testées avec succès à bord des stations spatiales Saliout 7 et Mir. La raison principale de ce changement était de rendre le véhicule plus sûr vis-à-vis de l'environnement. La décision a également été influencée par les progrès réalisés dans le développement de panneaux solaires souples, qui devaient considérablement simplifier la construction de grandes centrales solaires. Ce projet prévoyait une mission de deux ans avec un équipage de quatre personnes dans un véhicule d'environ 350 tonnes. Seuls deux cosmonautes devaient atterrir sur Mars pour sept jours. Les plans prévoyaient une approche progressive en trois étapes.

1. La première étape consistait à développer les éléments d'un véhicule martien, d'en faire parvenir des modèles réduits à une station spatiale par des vaisseaux Progress, de les faire assembler par les cosmonautes, d'équiper le véhicule complet avec des instruments pour approfondir les connaissances sur le comportement de ce dernier et de lancer le tout en mode automatique sur Mars.
2. La deuxième étape consistait en une répétition générale de la mission habitée. Un vaisseau spatial à propulsion électrique, alimenté par des panneaux solaires, aurait acheminé deux atterrisseurs vers Mars. L'un pour réaliser des tests de développement de l'atterrisseur et du véhicule de remontée, l'autre pour déployer à la surface de Mars une série d'astromobiles (masse totale environ 20 tonnes) afin de caractériser avec précision la surface de la planète.
3. La troisième étape était le vol habité.

Les études de 1999 développent un peu plus le projet de 1988. Elles s'appuient sur les résultats des activités de conception, de recherche et d'essai qui ont été réalisées en Russie par la société RSC Energia depuis 1988. Les modifications portent sur les panneaux solaires qui sont maintenant plus modulaires, la forme des atterrisseurs, le nombre d'atterrisseurs (deux atterrisseurs, un logistique, l'autre pour l'équipage), le nombre de membres d'équipage, qui passe à six.

Projet de 1999

(images : RSC Energia
Source : http://www.energia.ru/english/energia/mars/mars.html)

Détails du projet.