W maju 1963 roku, centrum NASA w Houston zorganizowało konferencję, na której przeanalizowano klika scenariuszy wyprawy na Marsa. W jej trakcie ustalono, że przy takich samych założeniach podstawowych, dotyczących lądownika marsjańskiego, masa statku ekspedycji mogłaby się wahać między 270 a 1140 tonami na niskiej orbicie ziemskiej, zależnie od użytego paliwa i dokładnego przebiegu misji.

Pierwszy projekt załogowej wyprawy na Marsa sporządzony przez NASA. Zakładał, że napędzany rakietami termojądrowymi statek, poleci na Marsa, gdy ten będzie się znajdował w opozycji. Astronauci mieli spędzić na powierzchni planety 40 dni, a głównym problemem, z którym należało się zmierzyć podczas tworzenia planu, była ochrona przed promieniowaniem.

Image
Statek do przelotu badawczego koło Marsa, zaprojektowany przez Aeronutronic w 1962 roku, miał masę 170 ton i miała zostać wysłany na niską ziemską orbitę przez jedną rakietę typu Nova. Ta, zaplanowana na 21 miesięcy, misja miała zostać rozpoczęta w trakcie 28 dniowego „okna” które rozpoczynało się 19 lipca 1970.

Image
Fieoktistow uważał, że plan przelotu badawczego koło Marsa, o nazwie TMK-1, jest zbyt ograniczony. W 1960 roku, grupa pod jego kierownictwem przedstawiła plan pełnej, załogowej wyprawy na czerwoną planetę – statek miał zostać zmontowany na niskiej orbicie ziemskiej, a sprzęt miały dostarczyć rakiety N1 (wymagałoby to co najmniej dwóch lotów). Statek miał być zasilany silnikiem jądrowo-elektrycznym, a reaktor byłby oddalony od pomieszczeń dla załogi, dzięki wysięgnikowi teleskopowemu. Na miejscu pięć lądowników przetransportowałoby na powierzchnię „konwój”, który miał badać planetę przez rok. Plan TMK-E podlegał w latach sześćdziesiątych wielokrotnym zmianom, wraz z napływaniem informacji o tym, że atmosfera Marsa jest rzadsza, a silniki jądrowo-elektryczne mniej wydajne, niż zakładano.

W 1960 roku, pracujący dla Boeinga Philip Bono przedstawił projekt statku przeznaczonego do załogowej wyprawy na Marsa, który mógłby zostać wysłany na orbitę dzięki jednemu lotowi wynoszącemu. Była to klasyczna zamiana mniejszej masy na większe ryzyko. Niemniej jednak, plan był realistyczny – wskazywał, że wyprawa na Marsa wcale nie musi być poprzedzona składaniem sprzętu na orbicie i może się odbywać bez wielokrotnych lotów orbitalnych.