Establishing the first human presence on Mars will be the most technically challenging undertaking yet in the exploration beyond our planet. The remoteness of Mars from Earth, the inhospitable surface conditions including low atmospheric pressure and cold temperatures, and the need for basic resources including water, pose a formidable challenge to this endeavour. The intersection of multiple disciplines will be required to provide solutions for temporary and eventually permanent Martian habitation. This review considers the role cyanobacteria and eukaryotic microalgae (collectively referred to here as ‘microalgae’) may have in supporting missions to the red planet. The current research using these microorganisms in biological life support systems is discussed, with a systematic analysis of their usage in each system conducted. The potential of microalgae to provide astronauts with oxygen, food, bio-polymers and pharmaceuticals is considered. An overview of microalgal experiments in space missions across the last 60 years is presented, and the research exploring the technical challenges of cultivation on Mars is discussed. From these findings, an argument for culturing microalgae in subterranean bioreactors is proposed. Finally, future synthetic biology approaches for enhancing the cyanobacterial/microalgal role in supporting human deep-space exploration are presented. We show that microalgae hold significant promise for providing solutions to many problems faced by the first Martian settlers, however these can only be realised with significant infrastructure and a reliable power source.

在火星上建立第一个人类存在将是迄今为止在我们星球以外的探索中最具技术挑战性的任务。火星远离地球，恶劣的地表条件（包括低气压和低温）以及对包括水在内的基本资源的需求，对这项工作构成了巨大的挑战。多个学科的交叉将需要为临时和最终永久的火星居住提供解决方案。这篇综述考虑了蓝藻和真核微藻（在此统称为“微藻”）在支持前往红色星球的任务中可能发挥的作用。讨论了当前在生物生命支持系统中使用这些微生物的研究，并对它们在每个系统中的使用进行了系统分析。考虑了微藻为宇航员提供氧气、食物、生物聚合物和药物的潜力。概述了过去 60 年来太空任务中的微藻实验，并讨论了探索火星培养技术挑战的研究。根据这些发现，提出了在地下生物反应器中培养微藻的论据。最后，提出了增强蓝藻/微藻在支持人类深空探索中的作用的未来合成生物学方法。我们表明，微藻在为第一批火星定居者面临的许多问题提供解决方案方面具有重要的前景，但是这些只能通过重要的基础设施和可靠的电源来实现。考虑生物聚合物和药物。概述了过去 60 年来太空任务中的微藻实验，并讨论了探索火星培养技术挑战的研究。根据这些发现，提出了在地下生物反应器中培养微藻的论据。最后，提出了增强蓝藻/微藻在支持人类深空探索中的作用的未来合成生物学方法。我们表明，微藻在为第一批火星定居者面临的许多问题提供解决方案方面具有重要的前景，但是这些只能通过重要的基础设施和可靠的电源来实现。考虑生物聚合物和药物。概述了过去 60 年来太空任务中的微藻实验，并讨论了探索火星培养技术挑战的研究。根据这些发现，提出了在地下生物反应器中培养微藻的论据。最后，提出了增强蓝藻/微藻在支持人类深空探索中的作用的未来合成生物学方法。我们表明，微藻在为第一批火星定居者面临的许多问题提供解决方案方面具有重要的前景，但是这些只能通过重要的基础设施和可靠的电源来实现。并讨论了探索火星种植技术挑战的研究。根据这些发现，提出了在地下生物反应器中培养微藻的论据。最后，提出了增强蓝藻/微藻在支持人类深空探索中的作用的未来合成生物学方法。我们表明，微藻在为第一批火星定居者面临的许多问题提供解决方案方面具有重要的前景，但是这些只能通过重要的基础设施和可靠的电源来实现。并讨论了探索火星种植技术挑战的研究。根据这些发现，提出了在地下生物反应器中培养微藻的论据。最后，提出了增强蓝藻/微藻在支持人类深空探索中的作用的未来合成生物学方法。我们表明，微藻在为第一批火星定居者面临的许多问题提供解决方案方面具有重要的前景，但是这些只能通过重要的基础设施和可靠的电源来实现。