NASA仍致力于研究确保未来低地球轨道以外探测任务的关键技术。STMD关注研究先进技术，为NASA未来的空间任务（尤其是火星）寻求新的实现途径。
一、火星着陆
为实现载人火星探测，NASA需要新技术，确保未来机器人和人类在地外行星安全着陆。在进入、下降与着陆（EDL）领域中，已有一些开创性的技术得到推进。
即将于6月初进行的低密度超声速减速器（LDSD）试验飞行，是用来研究既可在未来载人和机器人火星任务中发挥重要作用，又能为大型有效载荷安全返回地球提供保障的突破性技术。NASA将通过在太平洋上空进行的LDSD试验，模拟航天器在穿过火星大气时面临的进入、下降和着陆速度。
试验过程中，一个携带充气式内置管型减速器和减速伞系统的大型碟形飞行器先由一个巨大的气球送到36576米的高空，从气球上脱离后，飞行器上携带的火箭继续将其推送至54864米，且此时速度也将达到超声速。当飞行速度在3.5倍声速时，飞行器的减速器将会膨胀，使飞行器减速，再通过减速伞进一步减速，最终落入太平洋。
未来载人火星路线中充满许多挑战，STMD必须研究更多的能力，确保更大质量有效载荷在火星表面精确着陆。LDSD试验飞行是重要的第一步。
迄今为止，一吨重的火星科学实验室（MSL）是投送到火星表面的最大质量有效载荷，远不及未来载人火星任务所需的着陆质量。EDL技术的进步将大幅提升在行星表面安全着陆的有效载荷的质量。
除了LDSD飞行试验，目前正在研究的其他EDL技术还有超声速反推（SRP）。该技术依靠反推火箭，在飞行器穿过大气时，对飞行器进行减速。这类“减速”机制可为穿过稀薄大气（像火星）的大型有效载荷（20-40吨）提供必要的阻力。
STMD还研究了自主着陆和风险规避技术（ALHAT）——;也是一项含EDL应用的突破性研究。 ALHAT目前由NASA的载人探索与运行（HEO）任务理事会负责，“梦神”（Morpheus）项目试验的成功表明该项技术日趋成熟。该技术的传感器组件将为着陆飞行器提供探测和规避障碍（陨石坑、岩石和斜坡）的能力，使其安全、精确着陆。
二、寻找解决火星挑战的方法
STMD提供创新性解决方案，并通过试验飞行将早期的创新成熟化，来显著提升NASA的能力。
NASA继续借助学术界、工业界和政府的力量，推动创新并解决未来载人火星面临的无数个技术难题。为解决深空任务面临的高优先级挑战，STMD正积极寻求解决方案，如为长期空间飞行改善目前生命支持系统和为长期能源需求解决能源存储方案等。
执行长期飞行任务的航天员需要循环再生系统，尽可能在航天器环境下获取更多的呼吸用氧。为了达到这个目标，STMD正在寻找轻质、安全、高效和可靠的先进氧再生技术，对氧再生率达到75%的技术研发工作给予奖励。
数十年来，NASA一直沿用的传统电池能源无法满足深空探索的需要。STMD通过先进能源存储系统（AESS），一方面希望推进低电量电池的设计（如化学和包装），另一方面希望获得超越目前锂电池的先进设备。STMD希望通过AESS发展能量密度至少达到每千克350瓦时的电池组——;或者在安全可控的条件下，获得两倍以上的容量。
除了上述技术，STMD正寻求“火星2020”有效载荷的设计方案。通过原位资源利用（ISRU）技术，不但可从火星大气中收集样本，还可将二氧化碳转化为有用的氧气。在未来的探测任务中，这些氧气可供航天员呼吸。另外，氧气还可充当飞离火星时所需的推进剂。
STMD正大力推进可能用于火星任务（包括“火星2020”）的新技术，其中包括：极端进入环境下的防热罩（HEEE），一个可降低进入过载和防热罩质量的可裁剪编织物热防护系统；深空光通信（DSOC），一个改善从深空向地球返回数据能力的项目，传输速度比目前最先进的技术高10倍以上；深空原子钟（DSAC）项目，可通过提升空间导航和提升利用航天测控网（类似GPS）的效率，对深空探索进行变革。
空间技术领域的新投资可确保新任务成功、刺激经济、提升美国全球竞争力和激励下一代科学家、工程师和航天员。STMD目前对这些技术所开展的研究，将推进国际空间站以外的载人深空探索活动。（李金钊 编译）
