人类为什么要登陆火星？

火星和金星是人类探索次数最多的两颗行星。金星表面最高温度可达450摄氏度以上，金星上的环境与地球环境相比，可以用“地狱”来形容。火星上的环境与金星相比，就要温柔的多了。人类已经成功载人登陆月球，载人登陆金星显然不是明智之举，于是人们将目光投向了更远处的火星。

鸡蛋不能放在同一个篮子里，为了人类的长远发展，我们不可能只生活在地球上。终有一天地球上的资源将会满足不了人类的发展需求，那时我们就需要实行星际移民。金星是离地球最近的行星，不过环境十分恶劣，根本不适合移民，显然火星才是最佳选择。火星虽然比地球小，但是在许多方面与地球非常相似，如火星自转一周差不多也是24小时左右。火星就是人类探索宇宙的前哨站。

那在现有技术条件下，人类多久才能够到达火星呢？

了解一下人类目前的航天技术发展水平

要想进入无垠的太空，首先就需要摆脱地球的引力，火箭推力的大小决定了你能实现的目标。

前苏联的齐奥尔科夫斯基，是人类历史上首位提出了完善的宇宙航行理论的人，被誉为宇宙航行之父。他最先论证了用火箭进行星际航行，并发射卫星、空间站的可行性，并为液体火箭发动机的结构设计了一系列的解决方案。

1926年美国工程师戈达德发明了第1枚液体火箭，而火箭真正进入实用阶段则是二战末期，当时的德国利用携带炸药的v2火箭轰炸伦敦，这也是世界上最早的导弹。前苏联和美国最初的火箭推进技术，很大一部分都来源于纳粹德国。

上世纪70年代，美国进行了一系列的阿波罗登月计划，并成功将12名宇航员分6次送上月球表面，美国人之所以能取得成功，很大一个因素就是因为他们拥有大推力运载火箭。当时美国使用的是土星5号运载火箭，土星5号运载火箭的近地轨道运载能力可以达到130吨，推力仅次于前苏联的能源号运载火箭。该火箭的总设计师就是著名的v2火箭的总设计师冯·布劳恩，迄今为止该火箭仍然是世界上体积最大的运载火箭。我国的长征火箭要想将宇航员送上月球还差那么一点火候，目前近地轨道的最大运载能力达到了几十吨，与俄罗斯属于同一水平。

上图为土星5号运载火箭

在上世纪90年代，美国就已经有能力向火星发射着陆探测器与火星车，并在之后相继向火星成功发射了数个探测器，著名的比如好奇号火星车。目前关于火星的大量数据都来源于NASA。

美国目前正在研制的太空发射系统的最大运载能力将会超过土星5号运载火箭，大概率还是美国人率先登陆火星，不过这恐怕要等到2030年之后了，因为美国现在计划在2024年之前重返月球。

除了运载能力，速度也很重要。要想脱离地球引力的束缚，还需要达到第二宇宙速度11.2千米每秒。要想从地球轨道处脱离太阳引力的束缚，需要达到第三宇宙速度。

目前人类发射的探测器的最快速度已经达到了第三宇宙速度，即16.7千米每秒。在上世纪，要想达到这个速度，还需要依靠行星的引力进行加速，也就是利用引力弹弓效应进行加速。要想达到更快的速度，需要新型推进技术，比如利用核能。

2006年NASA发射的新视野号探测器的初始速度达到了16.26千米每秒，这是人类历史上发射过的初始速度最快的航天器。帕克太阳探测器是人类历史上飞行速度最快的航天器，近日点的最高速度在100千米每秒以上，不过这是太阳引力的作用。

上图为新视野号探测器

尽管现在出现了许多新型的航天推进技术，比如已经进入实用阶段的离子推进器，但化学燃料火箭仍然是主流。在众多因素的影响之下，未来人类依然会在较长一段时间内依靠化学燃料火箭进行太空探索。

火星距离地球有多远？

火星与地球之间的距离并不是固定不变的，而是随着时间不断的变化，存在一个最近距离和最远距离。众所周知，地球和火星都在以椭圆形轨道绕太阳公转，存在远日点和近日点。以地球为例，地球处于近日点时与太阳相距1.47亿公里，处于远日点时与太阳相距1.52亿公里，日地平均距离1.5亿公里。

火星与太阳的平均距离为2.3亿公里。火星和地球虽然都绕太阳公转，但火星的公转周期约为687天，而地球的公转周期约为365天。火星与地球最远时相距4亿公里，最近时仅相隔5500万公里。火地距离最近时，太阳、地球和火星差不多处于同一条直线上，这被称之为火星冲日，大约每隔780天发生一次。

现有技术条件下，人类到达火星需要多长时间？

月球距离地球38万公里，1969年阿波罗11号飞船将人类送上月球需要耗时4天。火星与地球最近时距离5500万公里，那载人登陆火星需要多长时间呢？

目前我们都是选择在地球和火星距离最近时发射探测器，在现有技术条件下，这样既节省时间又节省燃料。我们就以美国的洞察号火星探测器为例，说明一下。2018年5月5日，洞察号火星探测器发射升空，到了2018年11月26日，洞察号火星探测器成功在月球着陆，期间耗时6个多月。也就是说，我们载人登陆火星大约需要半年的时间，但是往返一次需要两年多的时间。

登陆火星时间虽然不是太漫长，但在火星上生存需要非常庞大的补给，我们需要提前将这些东西运到火星。关键在于需要让宇航员在火星那边生活两年才能再返回地球。此外，宇航员在前往火星的半年旅途中，也需要大量的补给。现有技术条件下还没办法一次性将这么多物资送入太空，不过我们可以先将这些物资分批送到地球轨道，然后再运往火星。

两点之间直线最短，但人类目前的航天器的动力还不足以走直线，为了节省燃料，我们都是走的曲线。