火星距离地球2.25亿公里，宇航员到火星去，需要多长时间？是怎么回事？

在太阳系中，火星算得上是地球的近邻了，地球上的我们，仅凭肉眼就能看到它，所以从古到今的人类，都很关注这颗红色的星球。

自从上世纪60年代以来，人类已经向火星发射了数十个探测器，而人类探索火星的下一步，应该就是亲自到火星上去了。

尽管这是一个巨大的挑战，但这也并非完全不可能完成的任务。

那么，以人类现有的科技水平来看，我们的宇航员到火星去，需要多长时间呢？

这个问题其实没有一个简单的答案，因为它取决于多种因素，比如地球和火星的相对位置、宇宙飞船的速度和设计、航行的路线等等，下面我们就来具体讲一下。

通常所说的火星距离地球2.25亿公里，其实是指火星与地球的平均距离，实际上，因为地球和火星的运行速度不同，所以它们之间的距离也在不断变化，最远时可达4亿公里左右，而最近时则只有大约5500万公里。

为了节省燃料和时间，我们当然会在选择火星与地球距离最近的时间段里发射飞船，这个时间段也就是人们所说的发射窗口，随着火星和地球的运动，发射窗口大约每26个月就会出现一次。

就目前的情况来看，人类向火星发射飞船的航行路线主要有两种，第一种被称为冲点航行（Opposition mission），简单来讲，这种路线就是，飞船会先去金星那里转一圈，并利用金星的引力弹弓为自己加速，然后再飞向火星。

冲点航行的优点是可以大幅地节省燃料，但其缺点也是显而易见的，那就是这种路线会使飞船航行的时间变得很漫长，通常都需要1年多的时间才能抵达火星，而宇航员到火星去，当然是越快越好，所以这并不是一个好的选择。

实际上，我们的最佳选择其实是第二种路线，这被称为地火转移轨道，顾名思义，这种路线就是直接从地球到火星，但需要指出的是，地火转移轨道并不是想象中的那样走直线，为什么呢？

这是因为地球的公转速度高达每秒钟大约29.8公里，而从地球发射的飞船，也会具备这样的速度，如果要走直线的话，飞船就必须消除这个速度，而在消除了这个速度之后，飞船又需要凭借自身的动力来与太阳的引力抗衡，这些都需要大量的能量，而以人类目前的科技水平来讲，根本就无法给飞船提供如此多的能量。

所以人类目前采用的方法是，在地球公转速度的基础上，给飞船一个速度增量，使飞船运行轨道升高到火星的公转轨道上，如此一来，只需要事先精确计算好飞船的运动轨迹，就可以让飞船在运行到火星公转轨道上时，刚好与火星相遇。

根据速度增量的不同，地火转移轨道也会有很多种，其中最节约燃料的路线被称为霍曼转移轨道（Hohmann transfer orbit），只需要每秒钟3.3公里，就可以抵达火星，所以人类此前发射的探测器，很多都是走的这种路线，其需要的时间大约为259天。

当然了，送宇航员到火星去，首先考虑的应该是如何节省时间，所以我们可以在条件允许的情况下，尽量提升飞船的速度增量，毕竟速度增量越大，飞船运行轨道升高得越快，通常来讲，我们将这种比霍曼转移轨道更快的路线称为快速合点航行（Fast conjunction mission）。

（上图标示的轨道A、B、C，分别是霍曼转移轨道、快速合点航行和冲点航行）

飞船的速度增量取决于它的推进系统，尽管人类已经开发出了比冲量相对很高的空间电推进系统（如离子推进器），但它们的推力却相对很小，无法满足载人飞船的需求，所以目前载人飞船的推进系统，都是化学火箭。

化学火箭的优点是它们可以产生很大的推力，足以让飞船脱离地球的引力，但其缺点是比冲量相对很低，就目前的实际情况来看，在选择快速合点航行时，化学火箭能够给飞船提供的最大速度增量大约为每秒钟6公里，抵达火星需要大约180天。

也就是说，从理论上来讲，以人类现有的科技水平来看，宇航员到火星去，至少需要180天的时间，但由于载人飞船需要携带宇航员所需的食物、水、氧气以及太空维生系统等等，其有效载荷会比无人飞船更大，所以这个时间还要长一点，根据科学家的乐观估算，至少需要200天的时间。