После теоретического обоснования К.Э. Циолковским возможности преодоления силы земного притяжения и проникновения в космическое пространство мечты людей о полетах на другие планеты Солнечной системы перешли из области фантазии в область практической деятельности. Мощнейшим толчком в этом направлении послужило бурное развитие ракетной и космической техники во второй половине XX века.
Проектные работы по осуществлению полета человека к планете Марс, имеющую из всех планет Солнечной системы наиболее близкие к земным природные условия, начались в РКК "Энергия" практически с самого зарождения пилотируемой космонавтики.
Уже в 1959 году группа энтузиастов начала проработки тяжелого межпланетного корабля (ТМК) для полета человека к планетам Солнечной системы. Постепенно работа обретала форму проекта, и он стал основой для выбора характеристик перспективной ракеты-носителя Н1. Вместе с разгонным блоком ТМК должен был выводиться на околоземную орбиту ракетой-носителем Н1. Затем разгонный блок переводил бы его на пролетную траекторию мимо Марса, где под воздействием его гравитационного поля корабль должен был изменить свою траекторию таким образом, чтобы вернуться к Земле. При подлете к Земле спускаемый аппарат с экипажем должен был отделиться от межпланетного корабля и совершить посадку на Землю.
ТМК имел массу 75 т, длину 12 м, диаметр гермоотсека 6 м, экипаж три человека, общее время полета 2-3 года. Был предусмотрен приборный отсек (он же радиационное убежище для экипажа во время солнечных вспышек), а для обеспечения экипажа пищей - реактор для выращивания хлорелы. ТМК должен был осуществлять вращение вокруг своей оси для создания искусственной силы тяжести.
С тех пор концепция марсианской экспедиции в процессе работ неоднократно изменялась и уточнялась.