北京
阅读时长：4分钟 | 如果未来人类真的要登陆火星，最麻烦的问题之一就是要在太空里待多久。
按照常见的低能耗方案，从地球飞往火星通常需要数月。根据NASA的数据，最经典的霍曼转移轨道单程理论时间约为259天，现实任务会根据轨道、运载能力等因素调整。而适合飞往火星的发射机会，大约每26个月才出现一次。
但一项最新研究找到了一种不同的可能性，2031年，理论上或许存在一条56天抵达火星的快速轨道。
这条路线的线索来自一颗近地小行星——2001 CA21。
研究团队注意到，这颗小行星早期观测数据曾给出一条非常特殊的轨道平面，轨道偏心率较大，却同时接近地球和火星的轨道范围。后来随着观测精度提高，这组旧轨道数据被修正了，但研究人员换了一个思路，如果把这个已经过时的轨道平面当成几何模板，会不会找到特殊的地火转移通道？
结果显示，2031年的行星位置确实给出了两套完整往返方案。
其中相对温和的方案，是2031年4月20日离开地球，约56天后抵达火星，在火星停留35天，再用135天返回地球，整个任务约226天。
另一套更加激进，33天抵达火星，停留30天，90天返航，总共153天。
但问题也恰恰出在一个字——快。
航天器飞得越快，需要付出的能量代价通常也越高。56天方案要求离开地球后的双曲线余速约为16.9公里/秒，对应的发射能量约285平方公里/平方秒。33天方案则更加夸张，相关能量指标达到758平方公里/平方秒。研究指出，这已经远远超出普通化学推进系统承担载人火星飞船的现实能力。
而且飞得快不只是怎么加速的问题。
高速抵达火星之后，还必须减速。56天方案到达火星附近时速度约16.6公里/秒，返回地球时大气进入速度也可能达到15.1公里/秒，对隔热材料、制动系统和飞船结构都是巨大考验。换句话说，轨道在数学上存在，不等于今天就能造出一艘飞船沿它飞行。
这也让核推进重新进入视野。
核热推进的基本思路，是利用核反应堆把液氢加热成高温气体，再高速喷出产生推力。法国原子能和替代能源委员会披露，其与欧洲航天局合作研究的相关方案，理论推进效率可达到传统化学发动机的两到三倍，目标之一正是缩短未来火星飞行时间、降低宇航员长期暴露在深空辐射中的风险。
欧洲目前已经开展核热推进和核电推进两条技术路线研究，并考虑面向2035年前后的技术验证。
所以，56天飞到火星目前还不是一份2031年的载人任务计划，更不是已经准备实施的航线。
它真正有意思的地方在于，过去我们寻找火星轨道时，往往首先考虑最低能耗。而这项研究说明，一些特殊的轨道几何结构，也可能隐藏着此前被忽视的快速通道。
人类距离226天完成一次火星往返仍然很远，但至少从轨道力学上看，火星并不一定永远需要飞半年才能到。
有时候，真正缺的不是路，而是一台足够强的发动机。
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