在茫茫的宇宙中，地球渺小得就像是一颗尘埃，人类当然不甘心一直都待在地球上，几十年前人类就亲自登上了月球，下一步应该就是去更远的星球溜达了，去哪颗星球好呢？

尽管金星的运行轨道距离地球最近，但金星上表面的大气压高达地球的92倍，温度更是接近500摄氏度，如此恶劣的自然环境，就算是人类的探测器都坚持不了多久，人类就更不用提了，于是人类就只能把目光投向距离地球更远一点的那颗星球——火星 。

在太阳系所有已知的岩石星球中，与地球的自然环境最相似的就是火星了，探测数据表明，火星也有大气层，也有一年四季，甚至自转周期也与地球差不多，虽然火星大气很稀薄并且几乎没有氧气，表面平均温度也比地球低得多，但在宇航服的保护下，人类还是可以在火星上去溜达一圈的。

以人类目前的科技，如果人类要亲自登上火星，需要多长时间呢？

如上图所示，在围绕太阳公转的过程中，火星与地球的距离并不是固定的，这个距离最远有大约4亿公里，最近则只有大约5500万公里，所以人类最好在火星距离地球的最近的时候去登陆火星，不过这个时机并不常见，大约每26个月才会出现一次，这也被称为“发射窗口”。

从理论上来讲，宇宙飞船沿着直线飞向火星所需要的时间是最短的，然而我们都知道，在人类向火星发射过的众多探测器中，没有任何一个是这样飞的，那探测器到火星为啥不飞直线呢？

简单来讲就是，地球一直在以大约29.8公里/秒的平均速度围绕着太阳公转，而从地球发射的宇宙飞船，其本身也具备了这样的速度，这就意味着，如果宇宙飞船想要直线飞往火星，就必须要巨大的动力来“抵消”地球的公转速度，而“抵消”了地球的公转速度，宇宙飞船又必须要用自身的动力去直接对抗太阳的引力，以人类目前的推进系统来讲，这根本就无法做到。

实际上，我们根本不用去“抵消”地球的公转速度，在宇宙飞船进入近地轨道之后，只需要在地球公转速度的基础上再加上一部分额外的速度，就可以将自身轨道的远地点“抬升”到火星的运行轨道，在这种情况下，只要计算好“提前量”，就可以完成从地球飞到火星的任务了。

上图为目前飞往火星的三种可选航线，其中航线A、B、C分别被称为“霍曼转移轨道”（Hohmann transfer orbit）、“快速合点航行”（Fast conjunction mission）和“冲点航行”（Opposition mission）。

在这三种航线之中，“冲点航行”所需要的能量是最少的，因为这其实是宇宙飞船去金星那里兜了一圈，利用了金星的“引力弹弓”给自己加速，然而这也是最耗时的，以这种航线飞行，飞到火星需要一年以上的时间，这显然是不适合载人飞行的。

另两种航线也被称为“地火转移轨道”，其中的“霍曼转移轨道”是最节省燃料的，以这种航线飞行，从近地轨道出发的宇宙飞船只需要3.3公里/秒的速度增量就可以抵达火星，不过这种航线需要的时间也比较长，要250天左右才能飞到火星。

如果宇宙飞船的推进系统可以提供更高的速度增量，那么就可以采用“快速合点航行”了，以这种航线飞行，速度增量提升的幅度越大，飞到火星的时间就越短，例如当宇宙飞船的速度增量为6公里/秒时（从近地轨道出发），飞到火星的时间就大约为180天。

如果人类要亲自登上火星，就应该尽量缩短飞到火星时间，所以就应该采用“快速合点航行”，以人类目前的科技来看，化学火箭仍然是首选的推进系统，而化学火箭的比冲量最多也就只能达到400多秒，也就是说，化学火箭能够提供的动力是非常有限的。

（注：“比冲量”是一种衡量火箭发动机效率的物理参数，是指单位推进剂所产生的冲量，其单位为秒，如果用重量描述的话，我们可以简单地将“比冲量为400多秒”理解为：每1公斤推进剂可以持续产生400多秒大小为1公斤的推力）

在此基础上，还需要考虑载人宇宙飞船的有效载荷相对较大，所以科学家给出的估算值是，以人类目前的科技来讲，载人宇宙飞船飞到火星至少需要200天左右。可以看到，200天的时间对于人类而言依然显得很是漫长，而这也正是人类迟迟没有亲自登上火星的重要原因。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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