Конструктивно этот вариант ТМК представлял собой цилиндрическую кабину экипажа с приборно-агрегатным отсеком, ДУ для коррекции траектории и панелями солнечных батарей на внешней стороне корабля. Не имея соответствующих исходных данных о надежности огромной ракеты-носителя H1, проектанты предусматривали выведение межпланетного корабля на околоземную орбиту в двух вариантах: с космонавтами на борту или с последующей «подсадкой» экипажа на ТМК. В последнем случае беспилотный межпланетный корабль с разгонным блоком выводился на орбиту с помощью H1, а экипаж доставлялся к нему в одном из кораблей, разрабатываемых в тот период в ОКБ-1. После пересадки космонавтов производился старт ТМК с разгонным блоком с орбиты в направлении к Марсу.
Проект группы К. П. Феоктистова базировался на более сложной многопусковой схеме со сборкой ТМК на околоземной орбите и последующим его разгоном к Марсу. В качестве ДУ комплекса предполагалось применить высокоэкономичные электрореактивные двигатели (ЭРД), получающие энергию от ядерной энергетической установки (ЯЭУ). Из-за малой тяги ЭРД разгон корабля по раскручивающейся спирали должен был продолжаться несколько месяцев. В общем виде этот ТМК напоминал цветок ромашки, в центре которого находилась ЯЭУ, а лепестками служили радиаторы-излучатели. В дальнем конце стебля «цветка» помещалась кабина экипажа. Большое внимание авторы проекта уделяли технической стороне проекта, главным образом разработке ЯЭУ и ЭРД.
Говоря о проекте ТМК, нельзя забывать, что закладывался он в самом начале 1960-х годов. У проекта не было и не могло быть аналогов. В связи с этим перед проектантами во множестве встали сложнейшие проблемы, разрешение которых даже на современном уровне науки и техники требует серьезных усилий. Однако величайший энтузиазм, ничем не скованная фантазия и вера в свои силы, а также в возможности отечественной науки и техники помогали преодолевать трудности, стоящие на пути разработчиков.
Исходя из известной траектории полета корабля с возвращением в район Земли, продолжительность полета по которой превышает год, большое внимание авторов первого проекта было приковано к системе жизнеобеспечения (СЖО) экипажа корабля. Имеющиеся СЖО, основанные на использовании запасов кислорода, воды и продуктов питания без их возобновления, не позволяли реализовать программу полета из-за своей огромной массы. С этой точки зрения можно было использовать СЖО с так называемым замкнутым циклом. Понимая сложность реализации замкнутого цикла жизнеобеспечения с помощью физико-химических процессов, проектанты уповали прежде всего на биологическне системы, упрощенно повторяющие замкнутую экологическую систему Земли, Естественно, полный кругооборот веществ в небольшом объеме КК организовать трудно, но «замкнуть» систему по таким жизненно важным составляющим, как вода и кислород, представлялось возможным.