Королев верил в существование более древней, чем земная, марсианской цивилизации, которая отличалась от человеческой, и которая, скорей всего, либо угасла, либо пошла по совершенно другому пути развития. Его веру подкрепляли и отсутствие радиосигналов, и малоподходящая для развитой жизни марсианская среда, о которой к тому времени, по данным астрофизики, было уже известно вполне достаточно. Известно также, что огромное впечатление на него произвела гипотеза, высказанная тогда авторитетным советским астрофизиком Игорем Шкловским, который, исходя из малообъяснимых и сложных аномалий в орбитальном вращении Фобоса, предположил, что спутник Марса полый и имеет искусственное происхождение (то есть представляет собой орбитальную станцию марсиан). Кстати, повышенное внимание позднейшей российской марсианской программы именно к Фобосу происходит отсюда же: две экспедиции к Фобосу конца 80-х и середины 90-х закончились в разной мере неудачно, третья — «Фобос-Грунт» — будет осуществлена в 2009 году.
«Межпланетная» инициатива Королева нашла поддержку, и в начале 60-х была одобрена разработка сверхмощных ракет-носителей для трех КБ: королевского ОКБ-1 (проект Н-1), КБ М.К.Янгеля (Р-158) и КБ В.М.Челомея (УР-700). Практически одновременно с этим в королевском ОКБ начинается разработка тяжелого межпланетного корабля (ТМК), способного осуществить пилотируемую экспедицию на Марс. (Полет к Венере также рассматривался, но в отличие от Марса о характере ее поверхности ничего не было известно из-за окружающего планету плотного облачного покрова). Примечательно, что разработкой Н-1 и марсианского ТМК Королев занялся еще до начала лунной гонки, инициированной американцами. Старт к Марсу был запланирован на 8 июня 1971 года.
Известно, что разработка межпланетного корабля, использующего возможности новой ракеты-носителя Н-1, велась в отделе, руководимом М.Тихонравовым. Над проектом работали две группы — под руководством Глеба Максимова и Константина Феоктистова. «Тяжелый» проект Феоктистова предполагал сборку марсианского пилотируемого комплекса на околоземной орбите из отдельных модулей примерно за 25 пусков Н-1, постепенный разгон ТМК к Марсу, выход на орбиту планеты, посадка на Марс, изучение планеты в течение 4—5 дней и возвращение на Землю. Общее время экспедиции — два с половиной года.
Проект Максимова предлагал более легкий вариант ТМК без орбитальной сборки. Он выводился на земную орбиту при одном запуске Н-1 и дальше разгонялся для выхода на траекторию полета к Марсу с помощью штатного кислородно-керосинного двигателя. В дальнейшем вариант Феоктистова был оптимизирован в соответствии с вариантом группы Максимова, при этом уменьшение стартовой массы марсианского корабля достигалось за счет электрореактивных двигателей, для питания которых использовалась энергия компактного ядерного реактора. Эти разработки легли в основу проекта «МАВР», который предусматривал полет к Марсу с промежуточным облетом Венеры.
Лунная программа лишь затормозила работу над марсианским пилотируемым кораблем. Собственно и полет на Луну Королев рассматривал как полигон для отработки ракеты-носителя Н-1 и всех элементов межпланетного перелета: систем двигательной ориентации, подлета к планете, орбитальных маневров, посадки на поверхность, возврата на Землю. О том, что именно Марс оставался для Королева приоритетом, свидетельствует еще один интересный факт. В рамках королевской программы, по инициативе ОКБ-1 и в содружестве с Институтом медико-биологических проблем и заводом «Звезда» был построен аналог жилого отсека межпланетного корабля — Наземный экспериментальный комплекс (НЭК), в котором испытатели А.Божко, Г.Мановцев и В.Улыбышев провели целый год, то есть половину срока экспедиции к Марсу. НЭК предназначался для исследования параметров длительной пилотируемой экспедиции к другим планетам и отработки системы жизнеобеспечения — самой главной проблемы межпланетных перелетов. Для нужд лунной программы и коротких орбитальных вылазок, предполагающих не более чем двухнедельное пребывание человека в космосе, такой сложный симулятор космических полетов был не нужен.
Возобновление работ по межпланетному проекту после успешной высадки американских астронавтов на Луну в 1968 году — еще одно подтверждение межпланетного приоритета советской космонавтики. Межпланетная программа получает официальное название — «Аэлита». Проект поручили вести трем КБ на конкурсной основе — В.П.Мишина (преемника Королева), М.К.Янгеля и В.Н.Челомея. Собственно основные элементы этой экспедиции уже были разработаны в королевском КБ. Уже 28 мая 1969 года Мишин утвердил проект модернизированного носителя Н-1М, главного детища королевского ОКБ. Одновременно ведущий конструктор пилотируемых кораблей К.Феоктистов получает указание разработать модифицированный в соответствии с новыми возможностями Н-1М вариант межпланетного корабля.
Новые возможности ракеты позволили Феоктистову вернуться к «тяжелому» варианту ТМК с его предварительной сборкой на орбите. Модифицированный вариант получил название марсианского экспедиционного комплекса. Он включал в себя 6 членов экипажа, марсианский орбитальный корабль, марсианский посадочный корабль, возвращаемый аппарат и двигательную секцию. Общее время экспедиции — 630 суток, из них 3 — на поверхности Марса и 30 суток на его орбите. Время отправления — 1974 год.