火星捷徑被偶然發現，往返只要5個月

閱讀時長：9分鐘 | 說誰能想到，一條能把往返時間砍半的捷徑，居然是科學家意外發現的！

不是刻意去尋找，也不是耗資數十億的專項研究，就是一位天體物理學家在研究近地小行星時，隨手翻了翻被丟棄的早期軌道數據，居然解鎖了火星旅行的新可能。

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我們先聊聊現在去火星到底有多難，火星離太陽比地球遠50%左右，地球和火星的距離，時近時遠，最近的時候約5500萬公里，最遠能達到4億公里，差了快8倍。

按照目前的技術，咱們去火星，用的都是最省燃料的霍曼轉移軌道，也就是“繞著太陽畫個橢圓”，先把探測器送到橢圓軌道，再等著火星剛好飛到橢圓的另一端，這樣最省勁兒，但也最費時間。就像NASA的毅力號火星車，2020年7月發射，2021年2月才抵達火星，光單程就用了7個月。要是載人去，往返加上等火星和地球再次對齊的窗口（每26個月才有一次），整整需要3年時間！

想想都覺得煎熬，宇航員要在狹小的飛船里待上近3年，還要面對宇宙輻射、心理壓力、物資消耗這些難題，這也是人類遲遲不敢進行載人登陸火星的重要原因之一。大家一直盼著能有更快的航線，可誰也沒想到，答案居然藏在一顆小行星的“舊數據”里。

一場意外發現，研究小行星，卻撞出火星捷徑

這位幸運的科學家，名叫馬塞洛?德?奧利維拉?蘇扎（Marcelo de Oliveira Souza），是巴西北里約熱內盧州立大學的天體物理學家。他本來的研究方向跟火星一點關系都沒有，他是研究近地小行星的，目的是監測這些小行星會不會撞地球，評估撞擊風險。

事情要從2015年說起。當時蘇扎正在分析一顆編號為2001 CA21的近地小行星，這顆小行星不算起眼，但它早期的軌道估計數據，卻讓蘇扎停住了腳步。早期觀測顯示，它的軌道特別罕見，剛好能穿過地球和火星的軌道區域，就像一條天然的“太空通道”。

不過后來，隨著觀測越來越精準，科學家們修正了這顆小行星的實際軌道，發現它其實并不會真的同時穿越地球和火星軌道，那些早期的軌道數據，因為不夠精確，就被當成“廢棄數據”丟在一邊了。 蘇扎盯著那些“不精準”的早期數據看了很久，突然意識到這種軌道幾何形狀似乎很契合火星航線。

關鍵線索：被丟棄的“早期軌道數據”

很多人可能會疑惑，為什么“不精準”的早期數據反而能找到前往火星的捷徑？其實道理很簡單，早期觀測小行星時，因為技術有限，得到的軌道數據會有偏差，但這些偏差里，卻藏著一種特殊的軌道幾何結構。

這種早期軌道數據，原本是用來初步判斷小行星會不會撞地球的，等有了更精準的觀測數據，它們就失去了“預警價值”，被隨手丟棄。但蘇扎發現，這些被丟棄的數據里，藏著連接地球和火星的“幾何密碼”，只要沿著這種特殊的軌道平面飛行，就能大大縮短旅行時間。

更巧的是，2020年10月，地球和火星剛好運行到太陽的同一側，距離最近，蘇扎順著這顆小行星早期的軌道幾何，算了一筆賬：，如果飛船沿著類似的軌道飛行，從地球到火星，居然只要34天！

這個數字有多驚人？現在單程要7-10個月，34天相當于直接把單程時間壓縮到了原來的1/6！

別高興太早，捷徑雖然有了，技術坎兒還不少

大家先別太激動，這個34天的超短航線，目前還只是“理論可行”，實際操作起來，難度還不小。

最大的問題就是速度，要實現34天抵達火星，飛船的發射速度需要達到32.5公里/秒。這個速度有多快？咱們現在最先進的火箭，發射速度也才十幾公里/秒，32.5公里/秒，差不多是音速的95倍，遠遠超出了當前的技術能力。

更麻煩的是，飛船以這么快的速度抵達火星，速度會高達10.8萬公里/小時，咱們現在的著陸系統，根本扛不住這么快的速度，一旦強行著陸，飛船只會粉身碎骨。所以，這個34天的超短航線，現階段只能看看，還沒法實現。

但蘇扎并沒有放棄，他又順著這種小行星軌道的幾何靈感，分析了未來幾次火星沖日的窗口——2027年、2029年、2031年，看看哪一次能實現“技術可及”的快速航線。

他用了一種太空軌道計算的標準方法——朗伯分析，簡單說就是計算太空兩點之間最短路徑的“導航算法”，再把航線限制在小行星軌道傾角的5度以內，最后發現，只有2031年的火星沖日窗口是可行的！

2031年，火星往返只要153天

蘇扎的計算顯示，2031年的火星沖日窗口，會出現一次完美的軌道對齊，只要飛船發射速度達到27公里/秒，就能實現“快速往返”，全程只要153天，差不多5個月，比現在的3年整整縮短了2/3！

具體的行程安排，蘇扎也算得清清楚楚：

2031年4月20日，飛船從地球發射，速度27公里/秒。

5月23日，抵達火星，全程只要33天，比毅力號的單程時間，還短了一大半。

在火星表面停留30天，做科研、采樣，或者簡單休整。

6月22日，從火星出發返回地球。

9月20日，回到地球，返程時間大約90天。

除了這個“快速版”航線，蘇扎還找到了一個“節能版”備選方案。發射速度只要16.5公里/秒，全程226天，差不多7.5個月，雖然比153天久一點，但依然比現在的3年快太多，而且對技術的要求更低，更容易實現。

可能有人會問，16.5公里/秒的發射速度，咱們現在能做到嗎？其實是 可以的，NASA在2006年發射的新視野號探測器，發射速度就達到了16.26公里/秒，是當時人類發射最快的人造物體，它主要用來探測冥王星，靠著這個速度，用了9年多就飛到了冥王星附近。而16.5公里/秒，比新視野號的速度只快一點點，下一代火箭完全能實現。

下一代火箭，能扛起這個重任嗎？

蘇扎在研究中提到，這種高速度的航線，其實可以依靠下一代火箭來實現，比如SpaceX的星艦。

星艦是馬斯克寄予厚望的“火星火箭”，它是目前全球體積最大、推力最強、可重復使用的重型運載火箭系統，由超重型助推器和星艦飛船組成，起飛推力高達7400噸，運載能力能達到100噸，可實現10 人規模的火星運輸。 馬斯克甚至表示，星艦可能在四年內實現每小時發射一次以上的頻率，這也能為火星快速航線提供保障。

雖然星艦現在還在測試階段，經歷過幾次爆炸失敗，但最近的幾次試飛已經越來越順利，2024年6月第四次試飛時，星艦本體成功在印度洋濺落，2025年10月第十一次試飛，也順利完成了受控濺落，相信到2031年，星艦的技術應該已經成熟，足以支撐27公里/秒的發射速度。

蘇扎讓我們對2031年充滿了期待，如果一切順利，2031年，我們可能會看到人類第一次以“5個月往返”的速度飛向火星，這將是人類太空探索史上的又一個里程碑。

科學的驚喜，往往藏在“意外”里

蘇扎的這個發現，真的太有啟發了，他本來只是在做自己的本職工作，研究小行星的撞擊風險，卻因為一個偶然的發現，解鎖了火星捷徑。這也讓我想起，很多偉大的科學突破，都不是刻意為之的，而是源于一次意外、一次好奇、一次“多留個心眼”。

就像牛頓被蘋果砸中，發現了萬有引力；弗萊明偶然發現青霉素，拯救了無數人的生命；現在，蘇扎偶然從廢棄數據里，找到了火星捷徑。科學的魅力，就在于它的未知和驚喜，你永遠不知道，下一個意外發現，會給人類帶來怎樣的改變。

你覺得，2031年，我們真的能實現快速往返火星嗎？