火星距離地球2億公里，宇航員要飛多久才能到？

火星離我們這么遠(yuǎn)，宇航員飛過(guò)去要多久？一兩個(gè)月？一年？還是根本到不了？這個(gè)問(wèn)題遠(yuǎn)比你想象的復(fù)雜，也遠(yuǎn)比你想象的震撼。

我們常聽(tīng)說(shuō)火星距離地球“2億公里”，但這其實(shí)只是一個(gè)平均值。地球和火星都繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，但軌道大小不同、速度不同，彼此之間的距離也時(shí)刻在變化。

在最近的時(shí)候（稱為“火星沖日”），地球和火星之間的距離可縮短到約5460萬(wàn)公里；而在最遠(yuǎn)的時(shí)候（火星在太陽(yáng)另一側(cè)），可以拉開(kāi)到超過(guò)4億公里。

這就導(dǎo)致一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題：宇航員無(wú)法隨時(shí)起飛，只能在火星與地球相對(duì)“接近”的時(shí)候出發(fā)。這個(gè)發(fā)射窗口每26個(gè)月才會(huì)出現(xiàn)一次，錯(cuò)過(guò)了，就得等兩年多。

所以，別以為這像打車一樣說(shuō)走就走。你得等天時(shí)地利都湊齊，才有資格啟動(dòng)引擎。

目前最節(jié)能的火星飛行方式，叫做霍曼轉(zhuǎn)移軌道。它不是直線走最短路，而是走一條橢圓形的“能量最省軌道”，借助太陽(yáng)引力和行星運(yùn)動(dòng)，把飛船“送過(guò)去”。

在這種軌道下，從地球到火星大約需要6~9個(gè)月。

比如美國(guó)的“毅力號(hào)”，2020年7月30日出發(fā)，2021年2月18日登陸火星，總計(jì)飛行203天，約6.8個(gè)月。

還有咱中國(guó)的“天問(wèn)一號(hào)”，是同年2020年7月23日出發(fā)，2021年2月10日被火星捕獲，總計(jì)飛行202天，約6.7個(gè)月。

不過(guò)，這些都是無(wú)人探測(cè)器。如果是載人任務(wù)，事情會(huì)復(fù)雜很多。因?yàn)榭紤]到人體承受力、生命維持系統(tǒng)、輻射防護(hù)等問(wèn)題，不可能像探測(cè)器那樣“全速?zèng)_刺”。

NASA與SpaceX的估算表明：以目前的推進(jìn)技術(shù)，人類飛往火星單程仍需6~9個(gè)月。如果未來(lái)采用“核熱推進(jìn)”（NTP）等新技術(shù)，飛行時(shí)間有可能壓縮到90~120天，因?yàn)樗煤朔磻?yīng)堆加熱推進(jìn)劑，能效遠(yuǎn)超傳統(tǒng)化學(xué)火箭，但這項(xiàng)技術(shù)尚未實(shí)用化，目前僅停留在地面測(cè)試階段。

換句話說(shuō)，從現(xiàn)在看，一個(gè)完整的載人火星任務(wù)，往返至少需要兩年時(shí)間：半年去、半年回、一年在火星上等待下一個(gè)返回窗口。你不是在“飛行”，你是在穿越一個(gè)天文級(jí)的遠(yuǎn)距孤島。

聽(tīng)到“6~9個(gè)月”你可能會(huì)覺(jué)得慢，那能不能用更強(qiáng)的火箭、更快的推進(jìn)器來(lái)提速？理論上可以，現(xiàn)實(shí)中幾乎做不到。

原因很簡(jiǎn)單：推進(jìn)=燃料，燃料=重量，重量=更多燃料。這是火箭工程中著名的“質(zhì)量悖論”：要飛得快，需要更多的推進(jìn)能量，這意味著你要帶更多推進(jìn)系統(tǒng)，就會(huì)更重，而更重就需要更大的推進(jìn)力，于是你需要更大的燃料，燃料更重，又需要更多燃料來(lái)推燃料……

這就成了一個(gè)越想快，越飛不動(dòng)的死循環(huán)。

以SpaceX的“星艦”為例，這是目前地球上最強(qiáng)的運(yùn)載火箭之一，預(yù)計(jì)滿載可將100噸以上的貨物送往火星軌道，但這仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠支撐一個(gè)完整的載人任務(wù)。

更別提你還得考慮“回來(lái)”的事：返回地球的燃料、氧氣、水、食物、備用設(shè)備、緊急支持系統(tǒng)……這些都得一塊帶上或在火星上“現(xiàn)場(chǎng)制造”，每多帶一公斤，就意味著飛行時(shí)間和成本成倍上升。

所以，我們不是不想快，而是快不起。

別以為“6個(gè)月太空飛行”只是長(zhǎng)途旅行那么簡(jiǎn)單。在地球軌道上呆過(guò)半年以上的宇航員，身體都會(huì)出現(xiàn)一系列退化性變化，更別說(shuō)跨越火星、脫離地球磁場(chǎng)、防護(hù)極差的深空環(huán)境。

根據(jù)NASA和ESA的長(zhǎng)期研究，人在太空中，身體會(huì)迅速退化。最明顯的是：骨頭開(kāi)始“掉鈣”。每個(gè)月骨密度下降1~2%，因?yàn)椴恍枰兄兀眢w就自動(dòng)開(kāi)始“削減功能”。

緊接著是肌肉萎縮、心臟功能下降，血液分布失衡，容易頭暈、失重、低血壓。

還有就是眼球的變化。因?yàn)轱B內(nèi)壓力變高，眼球會(huì)被輕微壓扁，有些宇航員的視力永遠(yuǎn)沒(méi)恢復(fù)。

別忘了更嚴(yán)重的太空輻射。地球有磁場(chǎng)幫我們擋住大部分宇宙射線，太空中沒(méi)有。太陽(yáng)風(fēng)暴一來(lái)，宇航員暴露在幾十倍劑量的輻射中，直接影響細(xì)胞、免疫、甚至DNA。

2015年，美國(guó)宇航員斯科特·凱利在國(guó)際空間站駐留了340天，與他留在地球的雙胞胎弟弟進(jìn)行同步對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，他的染色體端粒、認(rèn)知反應(yīng)速度、基因表達(dá)、免疫系統(tǒng)都出現(xiàn)了顯著變化，有些至今仍未完全恢復(fù)。

所以，飛去火星，并不是“長(zhǎng)一點(diǎn)的航班”，而是一次逼近人類生理極限的遠(yuǎn)征挑戰(zhàn)。

即便如此，那為什么我們?nèi)匀灰セ鹦翘剿髂兀恳驗(yàn)榛鹦牵赡苁侨祟愇ㄒ坏膫浞菪乔?/strong>。

它是太陽(yáng)系中最像地球的星球：有晝夜、有四季、有極地冰蓋、有古河道痕跡、有地殼運(yùn)動(dòng)。科學(xué)家甚至認(rèn)為火星曾經(jīng)擁有液態(tài)水，可能孕育過(guò)生命。

而人類的太空探索，從來(lái)不只是“科學(xué)好奇”。它更像是一場(chǎng)保險(xiǎn)：一旦地球發(fā)生不可逆的災(zāi)難（比如核戰(zhàn)爭(zhēng)、氣候崩潰、小行星撞擊），我們還有第二張門票。

目前，NASA計(jì)劃在2030年代中期實(shí)現(xiàn)載人火星任務(wù)，項(xiàng)目代號(hào)“Artemis后續(xù)計(jì)劃”，預(yù)計(jì)投入高達(dá)數(shù)千億美元。他們的策略是先在月球建基地，作為“火星中轉(zhuǎn)站”。

SpaceX的馬斯克則另辟蹊徑，提出用Starship超重型火箭，直接從地球起飛、直奔火星。他曾公開(kāi)表示：“我希望自己能死在火星上——但不是在撞擊中。”他的時(shí)間表更激進(jìn)，甚至預(yù)言2029年前后就可能首次載人試飛。

而中國(guó)航天，也在默默推進(jìn)。2021年“天問(wèn)一號(hào)”成功登陸火星后，中國(guó)官方首次提出“2040年前后載人登陸火星”的構(gòu)想。相比美方激進(jìn)，中國(guó)更穩(wěn)：先搞清火星地質(zhì)、氣候、生存條件，再考慮人過(guò)去。

三種路徑，美國(guó)強(qiáng)調(diào)“月球跳板”，SpaceX追求“直接飛越”，中國(guó)堅(jiān)持“穩(wěn)扎穩(wěn)打”。誰(shuí)先到火星？看的是誰(shuí)能先解決“錢、命、技術(shù)”這三道關(guān)。

在我看來(lái)，我們這一代人，極可能會(huì)在有生之年，看到第一個(gè)地球人踏上火星。也許是馬斯克的Starship，也許是中國(guó)航天的長(zhǎng)征，也許是NASA。

但不管是誰(shuí)先邁出這一步，都意味著我們走出地球這個(gè)圈子，真正跨入了星際文明。