A vida real encontra a ficção neste drama documental sobre a jornada de uma equipe que embarca em uma missão para colonizar o planeta vermelho no ano de 2033.
Em 2033, a primeira missão humana ao Planeta Vermelho começa, no entanto, ao entrar na atmosfera de Marte, o comandante da missão é ferido. No presente, a SpaceX está no caminho tentado pousar o primeiro foguete reutilizável do mundo.
A tripulação enfrenta desafios no terreno marciano para chegar ao acampamento base e tentar salvar o comandante que foi ferido durante a aterrissagem. Com a morte do comandante original, o comando da missão passa para Hana Seung. Nos dias atuais, o astronauta da NASA, Scott Kelly, passa por uma missão na Estação Espacial Internacional, que será o maior número de dias contínuos que um humano já passou no espaço.
Em 2033, a tripulação uta para encontrar um abrigo permanente, que depende da localização de uma fonte de água. Atualmente, a Agência Espacial Europeia e a Roscosmos fazem uma parceria para lançar um orbitador.
Em 2037, quatro anos após o início da colonização de Marte, uma enorme tempestade de areia ameaça o posto avançado. Hoje em dia, a Antártida serve como um exemplo para assentamentos humanos remotos.
Em 2037, 8 semanas após a tempestade de poeira, a colônia ainda está bloqueada. A pressão psicológica começa a agir nos tripulantes, quando estes ficam presos na base. A tempestade de areia chega ao seu segundo mês e a comandante da base decide que chegou a hora de racionar energia. A temperatura na base cai e o médico começa a checar todos os membros da tripulação. Um botânico, membro da tripulação, perde a noção da realidade, devido à dizimação de suas colheitas e à desintegração de seu casamento, ele abre uma das portas da base e acaba matando a si mesmo e a vários outros. Em 2016, a NASA realizou uma simulação chamada de “HI-SEAS MISSION”, em Mauna Loa, no Havaí, para testar os efeitos psicológicos do isolamento de uma tripulação que viveu em estreita colaboração por um período de 12 meses.
Em 2037, a tragédia devastadora na colônia força todos a questionarem a missão. Na Terra, uma declaração (presumivelmente sobre o fim da missão) resulta, em vez disso, no anúncio da descoberta da vida em Marte. No presente, a SpaceX tenta outro lançamento pioneiro.
É abril de 2042, cinco anos depois. A terraformação de Marte começou com a chegada de um grupo de astronautas e mineradores altamente qualificados que trabalham para uma corporação com fins lucrativos chamada Lukrum, que é especializada em extração de recursos naturais. As pessoas na base da Lukrum começão a exigir água e sabem que a comandante Hana Seung da Olympus Town não pode negar. Neste episódio a Dra. Amelie Durand planeja voltar para a Terra. Na filmagem do mundo real, o episódio mostra muitas pessoas, incluindo Neil deGrasse Tyson, Andy Weir, Elon Musk e Kim Stanley Robinson falando sobre as atividades capitalistas do petróleo no Ártico.
Em maio de 2042, a Lukrum encontra água líquida em Marte e a exobiologista Marta Kamen exige estudá-la, antes que a Lukrum possa causar danos a qualquer forma de vida potencial que viva lá. A Dra. Amelie Durand descobre que está grávida, talvez terminando seus planos de voltar à Terra. Hana Seung e sua irmã Joon Seung finalmente se encontram, mas não da maneira que esperavam. Joon Seung morreu durante a viagem a Marte, devido a um tumor no cérebro.
Em agosto de 2042, Amelie e Javier descobrem que terão uma menina. Um clarão solar atinge Marte, derrubando a energia e as comunicações entre a Olympus Town e a Lukrum. A exobiologista Marta tinha saído para uma pesquisa em busca de vida nas escavações da Lukrum, mas devido ao clarão solar seu veículo teve os sistemas afetados. Marta tenta encontrar o caminho de volta sozinha, mas se perde devido a falta do sistema de navegação e energia, e acaba colocando sua vida em extremo risco, uma vez que o veículo não teria energia suficiente para manter o aquecimento e nem oxigênio para o tempo necessário. A comandante Seung ainda sente a dor em relação à morte de sua irmã. Após uns instantes, as comunicações são restabelecidas e a Olympus Town pede que a Lukrum resgate Marta.
12 horas depois de encontrarem Marta. Uma misteriosa doença mata uma pessoas da Olympus Town e deixa parte da colônia da Lukrum doente. Após descobrirem o patógeno por trás da doença, a IMSF e a Lukrum se preocupam com o resultado do vazamento dessa informação. Sem ter com quem contar, Seung pede ajuda à colônia chinesa. O comandante-tenente Mike Glenn, 2º no comando, questiona a liderança de Seung e pede à IMSF que a liderança seja mudada.
O pedido do comandante-tenente Mike Glenn para assumir o comando da Olympus Town é negado pela IMSF. A Lukrum e a Rússia fazem um acordo e a IMSF é impotente ao impedir isso. Hana Seung e Robert Foucault procuram por água, e Robert diz a Hana que deixará a Olympus Town para trabalhar para a Lukrum, neste período, Mike Glenn fica no comando da base. Mike corta a energia para a Lukrum depois de a mesma exceder o acordo de energia, inadvertidamente comprometendo a base da Lukrum e pondo em risco os seus trabalhadores. Amelie Durand entra em trabalho de parto prematuramente, dois meses antes do tempo ideal que deveria dar à luz.
Em dezembro de 2042, a Lukrum usa explosivos subterrâneos com o objetivo de obter água líquida, mas essa ação também causa um terremoto. A colônia da Lukrum é severamente atingida e várias pessoas morrem, incluindo seu comandante que revistou a base destruída e acabou sofrendo um acidente. Na Terra, o diretor executivo da Lukrum tenta minimizar a culpa da organização pelo terremoto, e busca comprar cobertura política da IMSF, no entanto, a diretora da IMSF o engana e acaba por deixar a Olympus Town enviar uma mensagem para a Terra, onde a comandante Seung revela para todo o público a verdade sobre o terremoto, Amelie e Javier apresentam seu bebê Gabriella, a primeira marciana. Na cena final, três anos depois, em maio de 2045, a equipe analisa a primeira nuvem do planeta em uma imagem de satélite e celebra a evidência de seus esforços na terraformação de Marte.
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