Разработку марсианского проекта в варианте с применением ЯЭРДУ на раннем этапе проектирования Королев поручил Борису Андреевичу Адамовичу. Не являясь сторонником подобной схемы, Адамович все же выполнил задание и подготовил первый вариант марсианской экспедиции с ЯЭРДУ, хотя заниматься его совершенствованием ему уже не пришлось. Королев предпочел и утвердил летом 1962 года вариант с ЖРД. В 1963 году по инициативе Королева для решения проблем по данному проекту был образован Институт медико-биологических проблем, куда и был направлен Борис Андреевич в качестве заместителя директора и главного конструктора комплекса систем жизнеобеспечения для марсианского корабля. Дальнейшая разработка собственно электрореактивного двигателя была поручена Королевым его заместителю — Михаилу Васильевичу Мельникову.
Учитывая, что перспектива создания такой двигательной установки в обозримом будущем неясна, сектор Максимова, перед которым была поставлена эта задача, начал с облетного варианта тяжелого межпланетного корабля. ТМК создавался как комплекс средств, обеспечивающих многолетний межпланетный полет экипажа из трех человек в условиях замкнутого изолированного пространства. Выводить его на околоземную орбиту предполагалось одной ракетой Н1 вместе с разгонным блоком на жидкостных двигателях.
После разгона с ОИСЗ и полета к Марсу, войдя в его гравитационное поле, ТМК изменял свою траекторию для возвращения на Землю. Большого научного и технического смысла в этой баллистической эквилибристике не было. Но связка ТМК с разгонным блоком позволяла выполнить полет в околосолнечном пространстве и без посещения Марса, по траектории облета Луны или на орбите ее спутника без создания специальных дорогостоящих облетных программ.
Основное наше внимание было направлено, в первую очередь, на поиск оптимальной компоновки ТМК (рис. 3.3.1). Главным фактором, определявшим облик и конструкцию, являлась длительная невесомость. Бороться с ней пытались путем создания искусственной тяжести за счет вращения корабля вокруг центра масс. Жилые и часто посещаемые отсеки старались разместить на максимальном удалении от центра вращения. Разумным тогда представлялось расстояние в 10–12 метров.
Следующим важным фактором была необходимость обеспечения экипажа пищей, водой и воздухом, запасы которых для трех человек на 2–3 года полета имели неприемлемые весовые характеристики. Снизить их можно было только за счет воспроизводства на борту. Для этого разрабатывался специальный замкнутый биолого-технический комплекс (ЗБТК), призванный обеспечить круговорот веществ, потребляемых и выделяемых экипажем, по существующей в наших земных условиях схеме. Немало разделов в моей тетради посвящено именно ЗБТК.
Основой процесса круговорота веществ в ЗБТК являлся фотосинтез, поэтому была спроектирована оранжерея, где предполагалось выращивать картофель, сахарную свеклу, рис, бобовые, капусту, морковь, салат и другие культуры. Растения планировалось размещать на компактных стеллажах, разумеется, не в земле, а на гидропонике, корни же помещать в специальные капсулы, к которым подводится питательный раствор. Проводились многочисленные расчеты по определению оптимальной площади оранжереи. Она выбиралась из условия получения наилучших весовых характеристик самой оранжереи и элементов корабля, вес которых зависел от ее площади. На каком-то этапе проектирования она достигала 60 м2. В состав ЗБТК также входили хлорельный реактор, ферма с животными — кроликами или курами, от которых впоследствии отказались, и система утилизации отходов с запасами реактивов. По вопросам растениеводства проводились консультации с ведущими сельскохозяйственными специалистами страны, в частности, с ленинградским профессором Мошковым, который выращивал до 400 кг помидоров в год на одном м2 огорода. Сергей Павлович придавал большое значение разработке оранжерее, видя в ней главную возможность для снижения веса корабля и увеличения за счет этого числа членов экипажа. Наши сельскохозяйственные академики охотно обсуждали возникающие проблемы с Николаем Протасовым.