另外一个特别的问题是长期失重对航天员的影响。设计师们对此一无所知。他们考虑是否能让飞船旋转产生重力来解决这个问题。但是由于飞船的直径只有区区 6 米，科里奥利效应将十分明显，它给航天员带来的麻烦可能会比失重还大——他们会恶心、呕吐得无法正常生活、工作。设计师们最后决定让飞船隔一段时间转一会儿，让航天员们适应重力。
为尽可能减少乘员数量，自动设施将代替人工监测系统操作。各系统的状态会集中显示在主仪表板上。电子和电气系统安装在一根轻质悬梁上，以方便航天员接近、检修。
TMK 飞船参数：
乘员：3 人，设计寿命：1,095 天，长：12 米，最大直径：6 米，翼展：12 米，重量：75 吨，主发动机推进剂：液氧/煤油，比冲 350 秒，电力供应：太阳能电池和太阳能动力。
TMK，飞向火星！
TMK 释放火星登陆舱
小资料：N-1火箭
N-1 火箭是苏联用于和美国土星 5 号火箭竞争的巨型运载火箭，用于发射登月飞船、行星际探测器和地球轨道重型航天器。1969～1972 年发射 4 次均失败，遂中止研制。
N-1 有很多型号，发射重量 1,012～3,000 吨，最大直径 17 米，全长 105～125 米，起飞推力 4,500～5,250 吨，低轨道运载能力 82～125 吨。
发射台上的 N-1 运载火箭
“火星特快”：TMK-E 方案
设计局第九部的费奥季斯托夫认为 TMK 设计方案局限性太大，过于乐观。单次发射飞船的方案不现实，无法抵达火星。他领导的设计小组在 1960 年拿出了自己的方案：核反应堆供电，电推进技术，6 人乘员组，各个舱段分别用 N-1 发射，在地球轨道组装完成后飞向火星。
费奥季斯托夫研究了离子发动机方案，它可以减少 N-1 发射次数，或者增加火星飞船的重量。梅尔尼科夫领导的第十二部 1957 年就在科罗廖夫的要求下开始研制离子发动机了。这种推力为 7.5 千克力的发动机，推动火星飞船沿一条螺旋轨道以不大的加速度缓慢但后劲十足地提速，直到达到逃逸速度，奔向火星。
不过费奥季斯托夫遇到了一个难题，这样的推进系统要有强大的电力供应，如果用当时的太阳能电池，其面积将达到 36,000 平方米，即使搁在如今，这也是能让设计师和工程师吓破胆的数字，何况是 1959 年。费奥季蒂斯托夫另辟蹊径，采用核反应堆为离子发动机供电。由此，TMK-E 成为世界上第一种核反应堆供电-离子推进火星飞船。最初设计使用一台 7 兆瓦功率的反应堆驱动 7.5 千克力推力的离子发动机，发动机比冲高达 10,000 秒。
费奥季蒂斯托夫的飞船重 150 吨，长 175 米，最大直径 19.6 米。它可以载着 3 人乘员组在太空飞行 2 到 3 年，完成各种任务，包括探索火星。它有一个双层防辐射外壳保护乘员免受宇宙射线伤害，靠旋转制造人工重力，生活区直径 6 米。
飞船从头到尾是这样布置的：
1、一个拉长了的 TMK 居住舱，直径仍为 6 米，但乘员增至 6 人，它的最前方是一个防护罩。
2、一条细一些的加压通道，上面对接着 2 个带乘员返回舱的火星登陆器和 1 个“联盟”衍生型地球返回舱。
3、一根很长的格子桁架，整个飞船的质心位于其中一点，就在这里布置了离子发动机组和 2 个推进剂罐。
4、4 个包含“火星特快”的其余部分火星着陆器，也连在格子桁架上。
5、一面大直径辐射防护罩，保护乘员免受核反应堆威胁。
6、格子桁架的最末端，也是整艘飞船最末端，就是在发射后被逐渐推离其他舱段的反应堆，它由两根支杆固定在桁架上。
TMK-E 飞船剖面图
火星着陆飞行器每个约 10 吨重，直径 5.5 米，高 9 米，里面装着构成“火星特快”的机动平台。带有圆锥型空气整流头罩和钝状尾底。整流头罩在着陆后会分开，其中一块将作为保护壳，成为机动平台一部分。
最让人惊叹的是它的着陆复合体的设计，足以与科幻作家最大胆的想象匹敌——着陆器由 5 节机动平台组成，在火星表面登陆后，将成为一列火星列车。第一节是驾驶舱兼地表钻探车；第二节是火星大气飞行器（垂直起飞，水平降落）发射平台；第三、四节是主力和备用返航舱火箭发射平台，载人着陆器每个载 3 人，有 4 条支撑腿，高 5.4 米，支撑腿跨径 7 米；最后一节是电源车，上面是一座核反应堆。
这列“火星特快”在火星表面组装完成后，探险乘员组会乘坐它在火星漫游一年，从北极到南极，覆盖整个火星，钻探地表，分析大气，搜集标本，向火星轨道上的母船发回数据，再转发回地球。探险任务结束后，航天员们带上标本和研究成果，登上返航舱，升空，与轨道上等待已久的母船会合、对接，然后踏上回家的路程。
TMK-E 飞船参数：
乘员：6 人，自持力：1,000 天，长：175 米，最大直径：6 米，翼展：20 米，重量：150 吨，主发动机推力：74 牛，主发动机推进剂：氙，比冲 10,000 秒，电力供应：平均功率 7 兆瓦的核反应堆。
轨道上的 TMK-E 飞船
“火星特快”，出发！
火星表面运输车模型
优化设计：KK 方案（载人火星探索空间复合体）
TMK 方案在继续研究，包括轨道取舍研究和方案优化。1966 年 5 月，被称为 KK（载人火星探索空间复合体）的方案出笼。
KK 飞船包含 6 部分：
1、EK：远征飞行器，是飞行任务期间的指挥中心
2、OK：轨道复合体，包括居住舱、工作舱和生活支持系统
3、SA：着陆舱，用于乘员登陆火星，既可从环绕火星的轨道上，也可直接从飞向火星的轨道上
4、AV：上升舱，乘员靠它从火星表面返回远征飞行器
5、RV：上升火箭级，将上升舱从火星带回在环绕火星轨道或者飞向火星的轨道上的远征飞行器
6、PS：行星站，火星表面的前进基地，保障后勤和科研
有几种火星考察方案：