目前明確提出載人登月和後續載人登陸火星任務計劃的國家只有美國。2018年9月，美國NASA釋出了《國家太空探索活動報告》，確定了美國太空探索活動從20182024年之後在繞月軌道、月球表面、近地軌道及火星4個領域的路線和計劃。2019年3月26日，美國副總統彭斯宣佈把載人重返月球的時間表往前提到2024年，NASA正在加緊制定相關規劃。美國曆史上曾實施或釋出過幾次登月計劃，包括“阿波羅”計劃、重返月球的星座計劃和目前的月球軌道空間站（LOP-G）計劃。
一、“阿波羅”登月計劃
“阿波羅”計劃採用月球軌道交會對接方案，由指令艙、服務艙和登月艙組成飛船的總體佈局。“土星”5火箭將“阿波羅”飛船送至地月轉移軌道，然後飛船發動機啟動，進行月球軌道射入，而後飛船的指令艙和服務艙繼續繞月飛行，航天員搭載登月艙在月面著陸。完成月面任務後，航天員搭載登月艙的上升級在月球軌道與指令艙、服務艙對接，然後拋棄上升級，脫離月球軌道；再入大氣層前，拋棄服務艙，指令艙濺落在太平洋。
二、重返月球計劃
重返月球計劃採用地球軌道交會對接和月球軌道交會對接的方案，用兩種火箭“戰神”5（Ares-5）和“戰神”1分別運送貨物和航天員，與“阿波羅”計劃相比，增加一次在地球軌道的交會對接。重返月球計劃在月面停留時間從“阿波羅”計劃的最長3天增加到最長7天，且提出隨著計劃的深入延長月面停留時間至6個月，並在月球上建立一個由航天員生活設施、發電站和通訊站等組成的月球基地。與“阿波羅”計劃相比，整體方案有了很明顯的變化。
三、月球軌道空間站計劃
目前，NASA對載人深空探索的未來發展思路與以往相比又有了實質性的變化，提出了“地月經濟圈”的概念。NASA將在月球近直線光環軌道（NRHO）採用國際合作的方式建設LOP-G空間站，可實現隨時登陸月球，在此基礎上開發月球資源，驗證載人登陸火星所需關鍵技術，並最終實現載人探索火星的目標。根據NASA的發展規劃，近地軌道空間站將主要用於驗證所需的深空探索技術和能力，LOP-G空間站主要用於瞭解人類在深空長期生存所存在的問題，實施對月球表面的機器人探測任務和載人探測任務，並同時兼具未來登陸火星的需求（可能會在LOP-G部署推進劑庫）。
由於NASA自“阿波羅”計劃以來載人探測經費預算一直維持在較低水平並未回升，在預期未來資金不可能大幅增長的前提下，NASA未來將更多透過載人航天的商業化來加快載人探索的速度。2019年2月，NASA正式釋出公告號召私人企業參與到載人登月技術開發中來，包括參與登月系統登陸艙、太空加油系統和飛船的初步研究和開發，此外NASA還公佈了2028年在私營企業協助下實現重返月球計劃的路線圖。與扶持SpaceX和軌道ATK公司一樣，NASA將從參與企業中選擇部分企業給予資助，並至少選擇兩家公司進入任務示範階段，給予高達數億美元的資助，未來NASA將與這些企業共同承擔開發成本。
四、美國SpaceX公司“星船”計劃
美國SpaceX公司創始人馬斯克在2017年國際宇航大會（IAC）上公佈了其載人登陸火星的計劃。該計劃包括BFR火箭、“大獵鷹飛船”（BFS）、用於快速發射和重新啟動的地面發射基礎設施以及低軌上的微重力推進劑傳輸設施。其總體方案為：搭載猛禽發動機的BFR火箭發射升空，火箭和飛船分離，火箭返回發射場後搭載裝滿油料加油船再次升空，在地球軌道加油船和BFS對接加油，之後飛船飛往月球或火星，在月球或火星反推著陸。
“星船”在月球上（效果圖）
如果前往月球，則搭載的燃料足夠其登陸月球后返回；如果前往火星，則在火星表面透過原位資源利用，採用甲烷化反應利用火星大氣的二氧化碳生成液氧和甲烷，飛船加註後獨立返回地球、再入地球大氣、反推著陸，準備下一次任務。與NASA提出的方案不同，SpaceX將採用完全可重複使用的路線實現未來的載人登月及登陸火星目標，以此降低成本。SpaceX載人深空探索方案新技術點眾多，面臨極大的技術挑戰，且到目前還沒有政府資金支援，依靠發射合同和融資來支援。然而SpaceX的方案一旦成功，將顛覆現有載人航天模式。
五、未來載人深空探測發展趨勢
1、運載器及載人飛船研發進入新階段
隨著載人深空探索相關技術的發展，大型火箭和載人飛船的研發也進入新階段，新型號火箭不斷湧現。用於載人深空探索的火箭不斷向重型、超重型方向發展，除了高比衝、大推力外，具備節流能力是未來實現可重複使用的基礎，也是未來火箭研發的發展趨勢之一，這又得益於新型火箭發動機的研發。新型發動機雖然推力不大，但質量輕、推重比大、節流能力高、可多次點火、成本低，這樣的發動機及火箭顯然更符合人類航天的未來發展趨勢，也是降低載人航天成本的有效途徑。初次之外，隨著載人火星探索被提上日程，液氧甲烷火箭的研發也是各國、各公司的研究熱點。新型載人飛船方面，更多將兼顧載人深空往返的任務要求，可重複使用的理念也逐漸深入人心。
2、商業公司越來越多參與到載人深空探索中
隨著美國SpaceX、藍源等商業航天公司的崛起，商業公司在載人深空探索中發揮的作用將越來越重要。商業公司沒有大量的政府資金支援，靠發射合同和融資來支撐其新技術研發，未來載人深空探索的成本逐步降低是必然趨勢。此外，商業公司提出的載人探索方案往往與傳統任務方案有很大差別，一旦獲得成功，將顛覆現有的載人航天模式，NASA等政府機構提出的傳統任務方案將無法持續。
3、載人火星探測是未來的發展目標
無論是美國、俄羅斯政府，還是各商業航天公司都將載人火星探索作為其遠期目標。透過近地軌道的載人活動和載人登陸月球來研發登陸火星所需技術，進行技術儲備。由此來看，載人登陸月球只是作為載人登陸火星的過渡和支撐，載人登陸火星甚至在火箭建設人類長期生存的基地才是其最終目標。
六、總結
主要航天大國仍將載人深空探索作為國家重要戰略而持續投入，面向低軌以遠的月球、火星等目標探索的相關先進技術、系統研發持續推進。商業航天公司快速崛起，已深度參與到載人深空探索中來，鎖定月球，發展地月空間，並以火星為長遠目標，不斷開展新系統、新技術的研發，並推動載人航天活動的商業化運營模式探索。俄羅斯為鞏固載人航天的地位，也表示要進一步研發火箭和載人飛船，並參與到美國的LOP-G空間站建設中。但美國與其他國家的技術差距已明顯拉開，遙遙領先。深入的國際合作和商業化是未來載人深空探索的發展趨勢。
