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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）
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