人类在完成登月后，下一步就是登陆火星。相比登陆月球，登陆火星需要跨越2.25亿公里，近距离参观火星需要漫长的旅途。

火星是距离地球第二近的行星（金星距离最近），理论上来说，火星距离地球的最近距离为5460万公里，但是这在历史上从未发生过。火星距离地球最近的记录是5600万公里，发生在2003年，这是6万年以来，火星最接近地球的时候。

火星和地球的平均距离，大约是2.25亿公里。

地球到火星需要多久？

知道了地球和火星之间的距离，我们只需要了解速度，就可以计算出时间。

先来看看宇宙中最快的速度——光速。光速是每秒299792公里每秒，在地球和火星距离最近的时候，光线大约需要3分钟，就可以到达火星。最远距离则需要22分钟，平均距离需要12分钟。

再来看看人类最快的航天器——新视野号探测器。速度大约是58000公里每小时，在地球和火星距离最近时，需要39天才能到达火星。最远距离需要289天，平均距离需要162天。

随着航天器技术的升级，如果宇航员真的前往火星，大约只需要5个月？

事实并非如此，之前的计算都是地球和火星的直线距离计算，然而事实上，航天器必须在行星周围的轨道中移动，这在无形中大大延长了地球和火星的距离。

此外，火星和地球并非家和学校，都是一个固定的建筑物，在长达数月的旅途中，地球和火星的位置都在发生改变，工程师需要计算的是宇航员到达时火星的位置，而并非出发时火星的位置。

在飞行过程中，航天器也无法一直保持最大速度，在靠近轨道时，需要减速进入轨道，以免直接飞跃目标。根据NASA的计算，从地球到达火星，大约需要9个月的时间（这还是理想状态下）。

火星发射窗口期是什么？

地球绕太阳公转一周需要1年时间，火星绕太阳公转一周需要1.9个地球年。

从地球飞向火星，航天器需要经过一个椭圆形的轨道路径，进入火星轨道，能够最大限度利用行星引力的轨道，可以让整个飞行过程更快、更省燃料，毕竟航天器不可能带无限多的燃料，在发射窗口期，航天器可以借助引力飞行，只需要2次加速，就可以到达火星轨道。

虽然两点之间直线最短，但是人类的航天器科技还不足以携带充足的燃料；就算可以携带更多燃料，航天器的设计也不足以无限加速。

利用椭圆形轨道，虽然让火星之旅的路程增加，但这也是最为经济实用的飞行轨道。这样的时机大约每26个月出现一次，2020年的夏天，就是火星发射的窗口期，大约会持续到8月中旬，下次火星发射窗口期是2022年的秋季。

火星探测器飞了多久？

虽然人类尚未亲自体验火星之旅，但是很多探测器早已经登陆火星：

水手4号：第一个掠过火星的航天器，大约飞行228天到达火星。

水手9号：第一个进入火星轨道的航天器，大约飞行168天到达火星。

海盗1号：第一个登陆火星的航天器，大约飞行304天登陆火星。

火星探路者号：第一个登陆火星的漫游车，大约飞行212天登陆火星。

火星好奇号：大约飞行250天登陆火星。

宇航员想要登陆火星，大约需要在太空生活270天左右（单程），在火星和地球之间往返，则至少需要在太空生活1年。

人类仅仅去拜访一下火星邻居，往返就需要在路上浪费1年，在这1年的时间里，宇航员在太空可能会遇到各种状况，太空辐射也会长时间影响宇航员的身体。寻找全新的推进能源是未来太空探索的必经之路。

核能、太阳帆将成为太空探索的新能源：

核能因为其敏感性，一直没有成为航天器的动力之一，但随着航天技术的发展和需求，部分国家已经开始投入资金研究核能火箭。

相比核能，太阳帆则是更加节约并且高效的资源，目前太阳帆已经在国际空间站进行测试，证实太阳帆确实可以正常工作，虽然太阳帆需要在有恒星的地方使用，但是光线是几乎无穷的能源，可以一直提供加速度，携带大型太阳帆的航天器能够到达240000公里每小时的速度，是当前航天器的6倍。

如果利用成型的太阳帆，100公斤重的设备只需要3天就能到达火星。

新能源看着很好，但是却拥有很大的技术局限性。

核能虽然在发电、潜艇上已经有所应用，但是放置到航天器上依旧有难度，并且宇航员也将近距离接触反应堆，在受到太空辐射的同时，还会额外受到核辐射的影响。

太阳帆虽然可以通过光压一直产生加速度，但是这种加速度非常微小，需要经过数月的加速，才能正式开始太空之旅，并且为了更好的接受光压，太阳帆通常面积很大，将巨大的太阳帆发射到太空，再进行展开，是一项不小的挑战。

相比核能，太阳帆更有可能成为星际旅行的希望，毕竟只要有光存在的地方，太阳帆就可以获得动力飞行，如果未来航天器全部使用太阳帆作为动力，那么将节约大量燃料，航天器也可以携带更多的其他设备，太阳帆或许可以为太空旅行带来一场巨大的革命性进步。

出处：头条号 @蒜头聊科学