火星捷径被偶然发现，往返只要5个月

阅读时长：9分钟 | 说谁能想到，一条能把往返时间砍半的捷径，居然是科学家意外发现的！

不是刻意去寻找，也不是耗资数十亿的专项研究，就是一位天体物理学家在研究近地小行星时，随手翻了翻被丢弃的早期轨道数据，居然解锁了火星旅行的新可能。

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我们先聊聊现在去火星到底有多难，火星离太阳比地球远50%左右，地球和火星的距离，时近时远，最近的时候约5500万公里，最远能达到4亿公里，差了快8倍。

按照目前的技术，咱们去火星，用的都是最省燃料的霍曼转移轨道，也就是“绕着太阳画个椭圆”，先把探测器送到椭圆轨道，再等着火星刚好飞到椭圆的另一端，这样最省劲儿，但也最费时间。就像NASA的毅力号火星车，2020年7月发射，2021年2月才抵达火星，光单程就用了7个月。要是载人去，往返加上等火星和地球再次对齐的窗口（每26个月才有一次），整整需要3年时间！

想想都觉得煎熬，宇航员要在狭小的飞船里待上近3年，还要面对宇宙辐射、心理压力、物资消耗这些难题，这也是人类迟迟不敢进行载人登陆火星的重要原因之一。大家一直盼着能有更快的航线，可谁也没想到，答案居然藏在一颗小行星的“旧数据”里。

一场意外发现，研究小行星，却撞出火星捷径

这位幸运的科学家，名叫马塞洛・德・奥利维拉・苏扎（Marcelo de Oliveira Souza），是巴西北里约热内卢州立大学的天体物理学家。他本来的研究方向跟火星一点关系都没有，他是研究近地小行星的，目的是监测这些小行星会不会撞地球，评估撞击风险。

事情要从2015年说起。当时苏扎正在分析一颗编号为2001 CA21的近地小行星，这颗小行星不算起眼，但它早期的轨道估计数据，却让苏扎停住了脚步。早期观测显示，它的轨道特别罕见，刚好能穿过地球和火星的轨道区域，就像一条天然的“太空通道”。

不过后来，随着观测越来越精准，科学家们修正了这颗小行星的实际轨道，发现它其实并不会真的同时穿越地球和火星轨道，那些早期的轨道数据，因为不够精确，就被当成“废弃数据”丢在一边了。 苏扎盯着那些“不精准”的早期数据看了很久，突然意识到这种轨道几何形状似乎很契合火星航线。

关键线索：被丢弃的“早期轨道数据”

很多人可能会疑惑，为什么“不精准”的早期数据反而能找到前往火星的捷径？其实道理很简单，早期观测小行星时，因为技术有限，得到的轨道数据会有偏差，但这些偏差里，却藏着一种特殊的轨道几何结构。

这种早期轨道数据，原本是用来初步判断小行星会不会撞地球的，等有了更精准的观测数据，它们就失去了“预警价值”，被随手丢弃。但苏扎发现，这些被丢弃的数据里，藏着连接地球和火星的“几何密码”，只要沿着这种特殊的轨道平面飞行，就能大大缩短旅行时间。

更巧的是，2020年10月，地球和火星刚好运行到太阳的同一侧，距离最近，苏扎顺着这颗小行星早期的轨道几何，算了一笔账：，如果飞船沿着类似的轨道飞行，从地球到火星，居然只要34天！

这个数字有多惊人？现在单程要7-10个月，34天相当于直接把单程时间压缩到了原来的1/6！

别高兴太早，捷径虽然有了，技术坎儿还不少

大家先别太激动，这个34天的超短航线，目前还只是“理论可行”，实际操作起来，难度还不小。

最大的问题就是速度，要实现34天抵达火星，飞船的发射速度需要达到32.5公里/秒。这个速度有多快？咱们现在最先进的火箭，发射速度也才十几公里/秒，32.5公里/秒，差不多是音速的95倍，远远超出了当前的技术能力。

更麻烦的是，飞船以这么快的速度抵达火星，速度会高达10.8万公里/小时，咱们现在的着陆系统，根本扛不住这么快的速度，一旦强行着陆，飞船只会粉身碎骨。所以，这个34天的超短航线，现阶段只能看看，还没法实现。

但苏扎并没有放弃，他又顺着这种小行星轨道的几何灵感，分析了未来几次火星冲日的窗口——2027年、2029年、2031年，看看哪一次能实现“技术可及”的快速航线。

他用了一种太空轨道计算的标准方法——朗伯分析，简单说就是计算太空两点之间最短路径的“导航算法”，再把航线限制在小行星轨道倾角的5度以内，最后发现，只有2031年的火星冲日窗口是可行的！

2031年，火星往返只要153天

苏扎的计算显示，2031年的火星冲日窗口，会出现一次完美的轨道对齐，只要飞船发射速度达到27公里/秒，就能实现“快速往返”，全程只要153天，差不多5个月，比现在的3年整整缩短了2/3！

具体的行程安排，苏扎也算得清清楚楚：

2031年4月20日，飞船从地球发射，速度27公里/秒。

5月23日，抵达火星，全程只要33天，比毅力号的单程时间，还短了一大半。

在火星表面停留30天，做科研、采样，或者简单休整。

6月22日，从火星出发返回地球。

9月20日，回到地球，返程时间大约90天。

除了这个“快速版”航线，苏扎还找到了一个“节能版”备选方案。发射速度只要16.5公里/秒，全程226天，差不多7.5个月，虽然比153天久一点，但依然比现在的3年快太多，而且对技术的要求更低，更容易实现。

可能有人会问，16.5公里/秒的发射速度，咱们现在能做到吗？其实是 可以的，NASA在2006年发射的新视野号探测器，发射速度就达到了16.26公里/秒，是当时人类发射最快的人造物体，它主要用来探测冥王星，靠着这个速度，用了9年多就飞到了冥王星附近。而16.5公里/秒，比新视野号的速度只快一点点，下一代火箭完全能实现。

下一代火箭，能扛起这个重任吗？

苏扎在研究中提到，这种高速度的航线，其实可以依靠下一代火箭来实现，比如SpaceX的星舰。

星舰是马斯克寄予厚望的“火星火箭”，它是目前全球体积最大、推力最强、可重复使用的重型运载火箭系统，由超重型助推器和星舰飞船组成，起飞推力高达7400吨，运载能力能达到100吨，可实现10 人规模的火星运输。 马斯克甚至表示，星舰可能在四年内实现每小时发射一次以上的频率，这也能为火星快速航线提供保障。

虽然星舰现在还在测试阶段，经历过几次爆炸失败，但最近的几次试飞已经越来越顺利，2024年6月第四次试飞时，星舰本体成功在印度洋溅落，2025年10月第十一次试飞，也顺利完成了受控溅落，相信到2031年，星舰的技术应该已经成熟，足以支撑27公里/秒的发射速度。

苏扎让我们对2031年充满了期待，如果一切顺利，2031年，我们可能会看到人类第一次以“5个月往返”的速度飞向火星，这将是人类太空探索史上的又一个里程碑。

科学的惊喜，往往藏在“意外”里

苏扎的这个发现，真的太有启发了，他本来只是在做自己的本职工作，研究小行星的撞击风险，却因为一个偶然的发现，解锁了火星捷径。这也让我想起，很多伟大的科学突破，都不是刻意为之的，而是源于一次意外、一次好奇、一次“多留个心眼”。

就像牛顿被苹果砸中，发现了万有引力；弗莱明偶然发现青霉素，拯救了无数人的生命；现在，苏扎偶然从废弃数据里，找到了火星捷径。科学的魅力，就在于它的未知和惊喜，你永远不知道，下一个意外发现，会给人类带来怎样的改变。

你觉得，2031年，我们真的能实现快速往返火星吗？