Этап "консолидации" расширяет участие космонавтов в сложных операциях при больших удалениях от базы. Состав научного оборудования, исследовательских сооружений, лабораторных модулей, объем герметичных жилых помещений будет к этому времени увеличен. Возрастает мощность средств энергообеспечения. Проводимые операции станут все более независимыми от Земли.
Этап "операций" предусматривает расширенное использование местных ресурсов и характеризуется минимальной зависимостью от Земли в жизненных и рабочих условиях на аванпосте.
Исследования автоматическими аппаратами. Во время полетов космических аппаратов "Рейнджер", "Сервейор", "Лунар орбитер" и пилотируемого космического корабля "Аполлон" накоплен большой объем информации о Луне. Однако этих данных недостаточно, чтобы выбрать в настоящее время оптимальное место для лунного аванпоста, поэтому требуется дополнительное картографирование и изучение поверхности Луны до осуществления лунной пилотируемой экспедиции. Эта задача будет решаться космическими аппаратами "Лунар обсервер". Первый автоматический марсианский космический аппарат "Марс обсервер" планировалось запустить в 1992 г. Следующий шаг - создание на марсианской поверхности сети измерительных зондов, которые будут передавать сейсмические, метеорологические и другие данные. Предусматривается посадка марсохода и взлетного аппарата на поверхность Марса. Будут проверены и отработаны аэроманевры в атмосфере Марса, посадки, сближения, стыковки в условиях длительного запаздывания радиосигналов с Земли. Для детальной разведки мест предполагаемой высадки космонавтов на марсианской поверхности планируется запуск двух разведывательных аппаратов и двух спутников связи.
Аванпост на Луне. Создание постоянно действующего аванпоста на Луне начнется с двух-трех стартов с Земли и по последовательной цепочке операций через орбитальную станцию "Фридом", селеноцентрическую орбиту завершится доставкой необходимого оборудования. Экипаж из четырех человек, которые проведут на Луне 30 суток, прибудет третьим полетом (первые два полета будут грузовыми).
Для доставки с Земли лунных транспортных аппаратов и других грузов понадобятся ракеты-носители с повышенной грузоподъемностью. С целью полного использования энергетики носителя транспортные ракеты будут одноразовыми. В последующих полетах планируется пятикратное использование транспортных аппаратов.
Аванпост на Марсе. Создание аванпоста на Марсе начинается с запусков с Земли на космическую станцию экипажа, оборудования и транспортных аппаратов, продолжается сборкой на околоземной орбите марсианского межпланетного транспортного поезда и марсианского транспортного аппарата, проверкой и заправкой топливом.
Марсианский межпланетный комплекс. Поезд состоит из межпланетного и марсианского транспортных аппаратов. В пилотируемом варианте комплекс может обеспечить доставку на марсианскую поверхность экипажа из четырех человек и 25 т груза и возвращение к Земле такого же экипажа и одной тонны груза. В грузовом варианте, с использованием двух марсианских транспортных аппаратов, на Марс может быть доставлено 100 т груза.
Проработки показывают, что весьма эффективными системами для космических транспортных аппаратов являются ядерные двигательные установки, солнечно-электрические двигатели и солнечный парус. Однако всем им присущи недостатки, связанные с чрезвычайно длительным временем полета и сложностью эксплуатации. Значительный эффект в уменьшении начальной массы межпланетного комплекса на низкой околоземной орбите до 50% и в снижении эксплуатационных затрат на полеты дает использование средств аэроторможения в сочетании с химическими двигательными установками. Именно поэтому для дальнейших разработок в качестве базового варианта рекомендуется принять вариант космического транспортного аппарата с жидкостными двигателями и средствами аэроторможения.
Перед прибытием на Марс марсианский транспортный аппарат отделяется и с использованием аэроторможения в марсианской атмосфере выходит на ареоцентрическую орбиту. Через одни сутки на ареоцентрическую орбиту прибывает марсианский поезд. На орбите оба аппарата встречаются, и экипаж переходит на марсианский транспортный аппарат, который доставляет космонавтов на Марс, снова выполнив маневр аэроторможения. После выполнения экипажем программы работ взлетный модуль доставляет космонавтов с поверхности Марса на марсианский поезд, который возвращает их на станцию "Фридом". При грузовых полетах на ареоцентрическую орбиту выводится комплекс, состоящий из двух марсианских транспортных аппаратов. В первом грузовом полете на Марс доставляется жилое оборудование, и оба аппарата остаются на его поверхности. Пилотируемый полет будет третьим после двух грузовых рейсов.