当人们第一次知道马斯克的时候，也许更加了解的是他的“火星绿洲”计划。
民众日益高涨的呼声，在2017年马斯克首次明确的表明了SpaceX的火星计划：第一阶段的火星载物登陆将会在2022年以前。在到2024年，星际飞船Starship将会搭载乘客抵达火星，人类将第一次踏足火星。到2050年，每天将会发射3颗星际飞船火箭，并在红色星球上创造“大量工作”，从而将100万人送往火星，任何人都可以加入前往火星的旅程。
“我想不到有什么比走到星空之中更令人兴奋的了。”这是SpaceX官网关于火星计划页面马斯克所留下的标语。
地球与火星的平均距离约1.4亿英里，火星上的大气层主要含有二氧化碳，氮，氩以及一些其他的微量元素，重力大约是地球重力的38％，可以展开一些正常的人类活动，甚至一些植物的种植实验。所以在太阳系里火星是最适合人类进行殖民的星球。
第一阶段，2022年进行的载物飞向火星。在2018年，猎鹰重型火箭就搭载特斯拉汽车顺利升空。关于猎鹰重型火箭：它是世界上最强大的运载火箭，其27个梅林引擎在起飞时共同产生超过500万磅（227千克的）的推力，相当于大约18架747飞机。而对于前往火星的任务，他可以运送16800公斤的物体抵达火星。
第二阶段，来到了2024年，这是最为关键的阶段，因为星际飞船将搭载乘客前往火星。按照马斯克和SpaceX的透露，如果按计划实现，配备有BFR巨型火箭的starship星际飞船将成为有史以来功能最强大的发射系统，配合首架全流量分级燃烧火箭发动机猛禽发动机，每次发射将产生足够的推力，一次可发送100多吨（约7辆满载校车的质量）和100人进入轨道。借助运载火箭和发动机开发计划的悠久历史，SpaceX一直在快速迭代以2020年为轨道飞行目标的星际飞船的设计。
根据目前SpaceX在得克萨斯州的测试基地公布的视频来看，星际飞船的研发阶段还未抵达，装载发动机进行跳跃测试阶段，因为前期的静态压力测试历经了半年的失败。但SpaceX的团队工作效率极高，能在上代的机型测试的时候，就研发出下一代的测试星舰。目前星舰测试机SN5正在发射台上进行测试，SN6就已经留在基地内等待测试。
在2050年，马斯克计划表示，他希望在2050的未来10年内建造1,000艘星际飞船，在德克萨斯州的南部每年可以生产100艘，目标是平均每天发射三艘星际飞船，并向所有人开放前往火星的旅程。马斯克写道： “需要注意的是，任何人都可以随心所欲加入船队，没有钱的人将会提供贷款。”
马斯克没有具体说明飞船到底需要携带什么去火星，但是给出了许多食物，水，建筑材料，工具和先进的生命支持系统。对于火星的殖民规划，他估计他将需要整个星际飞船舰队来建立永久定居点。
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