Экстракторы воды. Хотя недавно выяснилось, что на Марсе присутствует вода и в жидкой форме, будущие астронавты и колонисты в любом случае столкнутся с необходимостью добывать замороженную воду из марсианского грунта. Придётся либо буквально раскапывать её, либо выпаривать с помощью микроволн. Подобные технологии уже были испытаны на Земле, но испытания на Марсе станут куда как более важными.
Скафандры. Постоянное пребывание на Марсе потребует более продвинутых скафандров, чем у нас имеются на данный момент. Они должны стать значительно легче и обеспечивать надёжную защиту от радиации, а также помочь носителю адаптироваться к непривычной силе притяжения, особенно после длительного космического перелёта.
Космические корабли. Чтобы попасть на Марс потребуется значительно больше усилий, чем состыковать два корабля на орбите Земли или даже высадить людей на Луну. На данный момент в НАСА разрабатывают и испытывают многоцелевой транспортный корабль «Орион», способный на беспилотные и управляемые полёты до Луны и Марса с экипажем из четырёх человек. Первый беспилотный полёт состоялся в 2014 году, пилотируемый запланирован на 2017.
Топливо. Несмотря на все плюсы «Ориона», он всё же довольно мал, и для многомесячного путешествия к Марсу потребуется прицепить к нему «жилой модуль» в целях сохранения астронавтам жизни и рассудка. Для этой махины потребуется прорва топлива, которое занимает место и много весит. В разработке находится двигатель, работающий на солнечной энергии, но даже при успешных испытаниях, он будет значительно отставать по мощи от классического двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, лететь до Марса придётся гораздо дольше.
Оборудование для посадки. Марсианская атмосфера уникальна — и это создаёт человечеству уникальные проблемы. Мы знаем, как сажать корабли на Землю с плотной атмосферой, и знаем, как сажать их на Луну, где атмосфера отсутствует, но Марс — нечто среднее. Безопасность приземления на красную планету на данный момент попросту не может быть гарантирована, а потому проводятся десятки испытаний различных систем тормозов и парашютов.
Земледелие. Техника выращивания картошки, описанная в «Марсианине», была признана специалистами из НАСА в целом верной, хотя и далёкой от идеала. Марсианская почва, насыщенная оксидами железа, плохо подходит для фермерства. Колонистам придётся использовать гидропонику или рециркуляционную воду чтобы улучшить шансы урожая на выживание. К тому же, Марс получает на 40% меньше солнечного света, чем Земля, что также препятствует росту зелени.
Роботы. Чтобы облегчить астронавтам и колонистам задачу по возведению инфраструктуры на Марсе, было бы неплохо послать в первую экспедицию корабль с припасами и роботами-строителями. На данный момент разрабатываются несколько вариантов роботов, пригодных для данной задачи, в том числе и человекоподобных.
Дома. Задача домов на Марсе схожа со скафандрами — они должны защищать от радиации и пылевых бурь а также, учитывать особенности гравитации. В них же придётся выращивать первые растения и, возможно, животных. Наконец, если астронавтам, не говоря уже о колонистах, потребуется провести на планете долгое время, их дома должны быть достаточно комфортными.
Беременность и материнство. Сексуальные отношения между астронавтами запрещены, но если на Марсе возникнет настоящая колония, от них «уберечь» людей уже не удастся. Беременность и рождение детей в подобных условиях может повлечь массу проблем, в первую очередь связанных с мощной радиацией и слабым гравитационным полем. Следует подумать, как защитить плод от опасного излучения и позаботиться о развитии ребёнка в условиях внеземной колонии.
Дорога домой. Частный проект «Mars One» по колонизации красной планеты предполагает путешествие в один конец. Что, возможно, и к лучшему, так как учёные из Массачусетского технологического института уверяют — у добровольцев из «Mars One» шансов на выживание не будет. Миссия НАСА, тем не менее, подразумевает возвращение на Землю с помощью корабля «Earth Return Vehicle». Он будет кружить на орбите Марса, ожидая окончания экспедиции, после чего вернёт астронавтов домой.