火星往返票为啥不好买？_风闻

来源：中国的航天

天问一号在距离火星约220万公里处，获取首幅火星图像

提起载人登陆火星，有的粉丝朋友可能会想：人类登月应该是比较有把握的，不久前，我们国家已经发布了计划2030年前载人登月的消息；航天员从太空返回地球——算是登陆行星——的经验更是丰富，那么，有了飞和落的经验，载人登火按说不会太难吧？

其实，火星的条件并非介于二者之间，并且，介于二者之间的某些事项，往往是更具难度的问题。接下来我们就说说为什么会这样，以及，如果按照现行的常规探测手段，载人登火会面临哪些挑战。

我们把影响载人登陆火星任务的关键因素放一个表，让它和登月登地做个对比，一会儿我们会用到这些信息。

整体来说，载人登陆火星，需要完成三大步：飞得到、落得下、回得来**。**

就是说，从地球发射一个载人航天器，飞到火星；经过各种减速措施，轻柔地落到火星表面；里面的人类跑出来，在火星表面开展一番科研活动；回到航天器，从火星表面起飞，飞到地球；再经过各种减速措施，轻柔地落到地球表面；搜救人员打开舱门，看到的乘组人员身体（基本）健康。

飞得到

先说“飞得到”。这一步我们要考虑两点：一是发射窗口，二是载荷质量。

发射窗口就是探访火星的时机。火星是和地球平起平坐的行星，也围绕太阳运行，地球跑在太阳系大城的三环，火星跑在四环，但我们不能简单地认为二者距离就是“啊~四环~你比三环多一环~”，随着二者的运动，火星离地球时远时近。比如说，东三环的地球和西四环的火星，两者其实相距七环。发射探火航天器时，要趁着三环的地球快要套圈四环的火星时，瞄准火星轨道前方一个点，把航天器扔过去，当它到达四环时，刚好火星也赶到那里，稳稳接住。

以“天问一号”为例，2020年7月发射，10月地球套圈火星（火星冲），次年2月被火星收到，当时阿联酋的“希望号”和美国的“毅力号”前后脚出发到达，都是在赶2020年的发射窗口。因为地球套圈火星是每26个月一次，所以发射窗口也是每26个月一回，一旦计划的这一年没准备好，就要再等26个月。

载荷质量就是出发时要把多少东西发射升空。从后面的讨论我们可以得知，载人探火要带许多行李，一股脑儿全都带上要几十吨，即使是现有最强的重型火箭，恐怕也无力送入地火转移轨道。也许，先把各个部件分批多次发射到近地轨道，在那里组装拼接后，再推到地火轨道前往火星，会是个解决方案。

落得下

再说“落得下”。如何让登火舱温柔地落到火星表面？

航天器着陆一般分三个****减速段：首先是航天器高速撞进大气层的气动减速段，航天器的盾形防热大底会强行“用脸刹车”，这一段，迎风面的大气被急剧压缩，会造成高温，如果在地球上，就会产生一层包裹航天器的等离子体，造成通信中断的“黑障”现象。等速度初步降下来之后，就可以弹出减速伞，抛掉防热大底，进入降落伞减速段。最后，快要到达表面时，进入动力减速段，动力反推点火，朝下喷出高速气流，托着航天器在星球表面软着陆。

图源：中国航天报

对于登月来说，月球没有大气，只能全程动力减速。不过，由于月球重力较小，而且不需要笨重的防热大底，轻装着陆并不为难。对于返回地球来说，虽然地球大气浓密、重力较大，会产生极高温度，但浓密大气的减速效果极佳，而且无需回到太空，所以省去了上升器和燃料，也是轻装裸归。我们观看神舟返回的直播时，总能心旷神怡地观赏降落伞拎着返回舱飘然而下的场面。

这时，火星“介于地月条件之间”的讨厌之处就暴露出来了：它的大气足以在登火舱冲进大气层时产生1700℃的高温；这层大气又十分稀薄，即使使用减速伞，也无力把登火舱及时刹到安全速度以内。所以，既要烧不坏，又要摔不碎，如果使用已知的技术手段，那么防热大底、减速伞、动力反推，一样也不能少。同时，考虑到乘组的安全问题，有些冲击感强烈、适合小质量探测器的花式着陆，比如美国“勇气号”“机遇号”的气囊弹跳，就不能用了。

载人火星任务必须返回，所以上升器和燃料都要伴随着乘组一起着陆，更是把着陆载荷提到了最高。另外，火星和地球之间存在6～44分钟的双向通信延迟，一旦出了紧急状况，只能靠乘组自己解决，根本没有机会向地球求援的。

千言不如一表，我们把上面说的内容再整理一个表，大家就明白载人火星任务的“大而全”了，前面说过，即使全都做到，最终效果也不理想。目前已知的数据，所有登陆火星的探测器都在一吨以下，冲到距火星表面仅有百米时，依然残存每秒百米的速度，对几十吨的载人登火舱来说，技术挑战就更大了。

回得来

姑且假设，前面的种种困难都一一克服了，最后，探火乘组要回地球，我们得让他们“回得来”。我们留意到有些报道称“为科学献身：18岁少女将独自前往火星，不再回到地球”，不不不，这不会通过伦理论证的，送人去火星，不是送人去“火”葬，我们追求的是“最后还要平安回来，回来告诉你那一切。”

按照过往登月及月壤采集的方案，乘组要进入着陆舱的上升器部分，从火星表面发射升空，和留在火星上空的轨道器会合，再择机返回地球。

前面我们说过，从地球到火星是要等发射窗口的，同样，从火星回地球也要等，不能说回就回。从去到回，整个往返要耗时两年左右。两年的太空生活，带来的不只是饮食供应的辎重问题，更有不可忽视的安全和健康隐患。在往返途中，乘组人员绝大多数时候看不到地球或火星，只能看到豆大的太阳和漆黑的太空，长期生活在昏暗封闭的狭小空间中，隔绝社会带来的心理影响，长期失重带来的肌肉萎缩，强烈的宇宙射线（即使有防护）的电离辐射，医疗设备和药物的缺乏，航天器生命支持系统的可靠性……所有这些都是要缜密考虑的。

回得来，不但要从火星回到地球，还要再入地球大气层，回到地面上。这意味着我们从地球出发的时候，要带齐登陆火星和登陆地球的两套设备。再看看上面的表格，大家应该可以理解“载人探火要带很多行李”了。

如果我们出发时不携带登陆地球的设备，而是等探火返回时再发射返回舱上天接应，或者，探火返回时，先对接到空间站小住一下，再乘空间站往返地球的日常交通返回地面，如何？这应该是个不错的主意，能省下一大块载荷质量，那么，从现在设计方案时，就要留好火星航天器与空间站的标准对接口了。

梦天实验舱与空间站组合体交会对接示意动画

载人登陆火星任务所面临的挑战，细究下来还有很多，这里只笼统介绍个大概。最后再说一下：我们载人登陆火星（或者其他“宜居”星球），是为了研究****火星过去和未来长期支持生命的潜在可能，并不是一定要火星移民，或者地球的条件已经恶劣到非走不可了。所谓“瘦死骆驼比马大”，比起火星来，就连撒哈拉和南极洲都是天堂。

虽然生命作为整体现象非常坚韧，但具体到物种，则是脆弱不堪的。纵观地球生命演化史上的N次大灭绝：氧气含量高一点，灭绝；低一点，灭绝；温度高一点，灭绝；低一点，灭绝。火星的各项生存参数，需要费尽九牛二虎之力才能调到“刚刚能活”，更大可能是根本调不好。所以，对于火星，人类目前还是学习研究为主，而在改造世界这个话题上，我们还是先好好保护地球家园吧！