人类已将载人火星任务提上日程。美国宇航局（NASA）估计，该任务的开展将耗时两到三年，宇航员也要面对重重危险，最大的威胁是弱重力、太空辐射以及对食物、水和空气的获取。NASA目前正开发相关技术以应对种种挑战。1962年，时任美国总统约翰·肯尼迪在莱斯大学对人群表示，美国希望在2020年前，即58年内，将人类送上月球，因为这是项艰巨任务——不过美国登月计划的目标不仅仅是克服困难实现壮举。
肯尼迪还谈到登月有望拓展我们对宇宙和环境的认知，推动应用范围远远超航空航天领域的新技术发展。他说的没错。NASA的阿波罗计划不仅带来了关于月球和太阳系的大量新知识，更为现代计算机奠定基础，实现了从巡航控制到可充电助听器电池等一系列科技进步。美国宇航局的新目标是在2040年之前将人类送上火星。如果我们承认登陆月球已为难事，那么安全落地红色星球可谓无比艰险。
NASA估计，前往火星的载人飞船需要大约7个月才能到达目的地；考虑到返程和在火星上的探索工作，任务或将持续两到三年。而要给如此漫长的地-火旅程配备物资，其成本将是天文数字。除了找到替代方案为宇航员提供任务期间维持生命必需的东西，NASA还要保护他们免受长期离开地球可能带来的诸多健康威胁，以及一些火星特有的风险。下面列出了未来火星宇航员面临的5大威胁，以及科学家为克服每个障碍所能采取的对策。
NASA要将火星任务所需的大部分食物都运送到火星，可以跟宇航员搁一起送，也可以先于人送达，关键在于食物本身——他们希望既有预包装食品，又有新鲜食物，这有助于降低运输成本，确保宇航员保持健康，还能避免菜品单调。对策：火星种植业怎么吃到新鲜食物？现做吗？答案是肯定的，解决方案则是在火星上搞农业。
按照NASA的想法，运输种子比运食物经济很多，而且火星上已有水和二氧化碳；当然，难点在于火星并非种植农作物的理想环境，即便建立温室。火星引力只有地球的1/3，而且NASA通过对国际空间站宇航员的研究已知，长时间身处微重力环境会导致严重骨质流失、肌肉流失、视力问题以及其他健康问题。大多数国际空间站任务时长都不超过六个月，而且NASA尚无任何宇航员曾停留太空超过371天。
火星的重力比地球小得多，但比ISS的大很多，因此目前难以估计两三年的失重会对宇航员造成何种影响。对策：解锁健康姿势NASA的人类研究计划（HRP）正在地球和国际空间站上围绕火星模拟系统展开分析，以求更深入了解各种问题并制定有效对策。地球核心由熔融金属组成，它使地球周围形成磁场，即所谓的“磁层”（magnetosphere）。磁层保护我们免受太阳和宇宙辐射伤害，防止大气层被太空侵蚀。
其他一些行星也有磁层，但火星不在其中，这意味着登火的宇航员将无法获得保护，其遭遇癌症等健康问题的风险大大增加。对策：限制停留，建造庇所辐射对宇航员的影响已成为NASA最关心的问题。国际空间站宇航员受到的辐射量比地球上高出100倍，因此NASA对他们在职业生涯中停留ISS的时间有限制。
宇航员要喝水，耕作和卫生工作甚至返程火箭燃料也都要用到水，但火星表面几乎无液态水。水密度大且不可压缩，因此从地球运水资源至火星的成本太高。对策：到地下取冰火星地表很干燥，但在地表以下，有大量水以冰的形式存在。其中大部分都位于两极附近，但那些区域温度极低。2017年，NASA启动地下水冰测绘（SWIM）项目，旨在使用轨道航天器绘制火星地下水冰图。
火星大气非常稀薄，其中96%都是二氧化碳，仅含0.16%的自由氧。地球大气层比火星厚100倍，氧气含量约20%。只要你胆敢在火星表面呼吸，即刻就会窒息。宇航员可以携带氧气登火并循环使用部分氧气，就像在国际空间站上那样，但运送足够多年使用的氧气将耗费巨大成本。对策：电解二氧化碳NASA希望从火星的二氧化碳中提取氧气。
他们开发的一款面包机大小的设备，MOXIE，于2021年搭乘毅力号火星车前往火星，以测试用火星空气中制造可呼吸氧气的可行性。
除了上述五大障碍，火星宇航员还面对其他诸多威胁，例如可能长达数月的沙尘暴。这些沙尘暴有时会覆盖整个星球，损坏设备，阻挡阳光到达为生命维持系统供电的太阳能电池板。（这也是NASA探索向火星发射核反应堆可能性的原因之一。）此外，长期远离家门、隔绝人群的孤立生活可能影响宇航员心理健康，因此NASA的行为健康和表现团队正研究确保宇航员在执行任务期间保持心理健康的方法。