人類最了解的兩顆星體，月球和火星。
如今，人類重返月球的時刻正在臨近，大家都相信，在成功征服月球後，下一步將是前往火星。
今天我們來討論一下關於登陸火星的話題。
人類對火星的探究歷程。
火星與地球有許多相似之處，例如，火星完成一次自轉所需的時間為二十四小時三十七分二十三秒，僅比地球長出四十一分鐘。
地球以傾斜的姿態環繞太陽公轉，這種運動導致了四季的更替。火星同樣以傾斜的方式運轉，因此也擁有四季變化。
地球有一顆名為月亮的衛星，而火星則擁有兩顆衛星。
由於地球與火星之間存在許多相似之處，很多科學家相信火星上可能存在生命。
因此，火星已然成為人類進軍太空、探索行星的首要目標。
自上世紀六十年代以來，人類陸續向火星發射探測器。到2008年為止，已發射了三十八個探測器，但遺憾的是，僅有一半取得了成功。
在這半數的探測器中，有五個是在距離火星較遠的高空飛掠而過，隨後七個成功成為了火星的衛星，圍繞著火星執行，還有七個順利地實作了在火星上的著陸。
這十九個火星探測車使人類逐步揭開了覆蓋在火星上的神秘面紗，讓我們得以窺見一些微不足道的秘密。
需要特別提及的是，近年來隨著航天技術的進步，對火星的探索重新進入了日程。
自2008年至2013年這五年間，人類向火星發射了五個探測器。
然而，真正成功的卻只有一個。
因此，火星探索的成敗雖然受科技進步的影響而提高了成功率，但運氣依然在其中發揮著重要作用。
那麽在探討火星時，主要關註哪些方面呢？
最重要的是關於水的相關資訊。
為何選擇水？
有兩個原因。一方面，科學家們認為火星可能存在生命，或者曾經孕育過生命。因此，探討火星上是否有水或過去是否存在水，將是一個極其重要的證據。
其次，人類的探索必然將延伸至遙遠的宇宙。如果載人登月被視為邁向深空的初步，那麽登陸火星便是人類走出太陽系的重要一步。
因此，在火星上建立基地是一個必然的結果，而水則是實作火星生存不可或缺的資源。
水不僅可以飲用，還能分解出人類所必需的氧氣和氫氣。
目前的研究表明，大約三十五億年前，火星上曾存在豐富的河流和湖泊。然而，由於火星重力較小，水分子很容易逃脫其重力束縛，因此大部份水分散到了太空中，而這一過程是不可逆轉的。
這個過程是如何進行的呢？
火星沒有偶極磁場的保護。
太陽有時會顯示出一些小脾氣，它的太陽風一吹向火星，水就會被沖擊分解成氫離子和陽離子。
在這樣的沖擊下，兩種離子獲得了能量，運動速度提高。
火星的重力較弱，使得這兩種離子能夠輕松達到逃逸速度，進而順利地脫離了火星，進入了太空。
因此，人類發現了如今孤寂而荒涼的火星，能夠透過無生命的沙漠戈壁來構想火星的狀態。
目前，科學家們的研究重點轉向了火星的地下水資源或水冰。
水的蒸發無法避免，但由於過去存在水的跡象，地下水和冰凍水便成為火星上主要的水源。
目前，在軌域飛行器的監測下，科學家們已經發現了火星次表層的水冰，並且還探測到了凍土層。
除了對水源的研究，還需要尋找方法獲取火星表面的土壤和巖石樣本。
這些東西就像是一個星球的記錄裝置，詳細地記錄著火星各年度的諸多變化。
在很久的過去，人類只能透過火星隕石來獲取對火星的認知。
目前，國際隕石命名委員會已收錄的隕石數量達到五萬七千塊，但其中來自火星的僅有一百五十九塊。
這些火星隕石僅能幫助人類對火星有初步的認識，要想深入了解火星，還需等到火星樣本返回地球後進行研究。
需要指出的是，盡管美國早已開始為火星樣本的回收做準備，但由於各種原因，這一行程不斷被推遲，中國很可能會成為首個獲取火星樣本的國家。
這可以看作是逆襲，後來者的表現超過了前人。
我非常期待在返回的樣本中發現一些新的元素。
那麽前往遙遠的火星，所需時間是多少呢？
火星與太陽之間的距離為兩億兩千七百九十公裏，這個數值是地球與太陽距離的1.52倍。
因此，火星完成一次繞太陽的公轉所需時間要比地球更長，大約為六百八十七天。
火星繞太陽的軌域呈橢圓形，因此存在近日點和遠日點的差異，這種差異導致兩個位置上的火星溫度變化顯著，甚至可達到一百六十度。
因此，地球與火星之間的距離也是一個不斷變化的數值。
兩者之間最近的距離為五千五百萬公裏，而最遠時則超過了四億公裏。
因此，要從地球前往火星，必須精確計算一個合適的出發時機。
目前已經發射了眾多探路的探測器，並且積累了豐富的經驗，確定了一條最佳軌域。
飛船一旦進入這條理想軌域，就能以最低的起始速度前往火星，從而節省燃料。
那麽，如何找到這條最佳軌域呢？
可以采用兩種方法的組合進行尋找。
首先，需要確定一條名為霍曼軌域的位置。
這個軌域很容易找到，可以建立一條與地球公轉軌域相切的外切線，同時這條切線也要與火星的公轉軌域內切，從而形成一個被稱為雙切式橢圓軌域。
霍曼軌域的主要特點在於，能夠以較低的速度使飛船進入，從而節約能量，但其缺點是航行所需時間較長。
霍曼軌域是由奧地利科學家霍曼於1925年提出的一種軌域，適用於所有太陽系行星的著陸。
提到這一點，很多人會提出疑問，這種雙切式的橢圓軌域在火星與地球之間的不同位置可以形成多樣的軌跡，那麽前往火星是否有無數條最佳路線？
不是的，前往火星的最佳路徑只有一條，這就需要采用第二種方法。
第二種方法是，地球與火星都在繞著太陽運動，因此它們的位置會持續變化。
這類變化是有周期性的，因此火星與地球最近的一次接近也具有周期性。
最近的距離是指地球、火星和太陽在同一條直線上時的情況。
這個時期被稱為火星沖日。
地球上的奇妙景象是，太陽和火星位於地球的兩側。當太陽落下時，火星從東邊升起；反之，當太陽升起時，火星則會在西邊降落。
此時是地球觀察火星最明亮的時刻。
在這個時段內，如果制定一條霍曼軌域，就能夠呈現出從地球到火星的最佳航行路徑。
這條最佳軌域路線大約每七百七十九天或七百八十二天才會出現一次。
因此，最佳的火星登陸時機大約每兩年才會出現一次。
火星的相沖並不意味著地球與火星之間的距離是恒定不變的，實際上這個距離也是在不斷變化之中。
例如，在2003年8月27日，火星與地球出現了相沖，此時兩者的距離約為55758000公裏。這是六萬年來火星離地球最近的一次。
在2012年，火星再次經歷了沖日現象，那時它與地球之間的距離達到了一個億公裏。
沿著這條理想的道路行進，假如駕駛一輛小車，把軌域視作一條平直的高速公路，那就得花費228年的時間才能到達火星這個終點站。
如果乘坐飛船，從火星到地球在最短距離時，只需五十七天就能抵達；而在最遠的情況下，則需要二百零八天才能到達。
當然，這是在沒有任何差錯的理想情況下計算出的到達時間。如果發生了意外情況，那就無法預測了。
在前往火星的旅程中，將會面臨許多預料得到的挑戰。
首先需要解決的是燃料的問題，以確保飛船能夠順利到達火星，這是基本的保證。
如果發生變軌等意外情況，保障性燃料根本無法支持飛船到達火星。
因此，研究人員提出了多種解決方案，其中一項備受關註的是使用發動機交替燃燒不同來源的燃料。
其中涵蓋了太陽能轉換產生的電力、離子推進技術，甚至還利用火星大氣中的二氧化碳和水作為燃料。
這意味著一台發動機能夠使用多種燃料作為動力來源。
光是聽就挺難的。
接下來談談飲食。
火星飛船的空間十分有限，那麽在載人登陸火星時，食物該如何處理呢？
因此，在太空中進行種植或許是一個不錯的選擇，但所需的空間將會非常龐大。畢竟，如果面積過小，收成是否足夠供人食用就成了一個難題。
接下來應該如何處理器材故障？
如果需要更換零件該怎麽辦？由於飛船的空間有限，無法攜帶足夠的備件來應對這種情況。
毫無疑問，3D印表機可能會應對這一挑戰，但某些材料具有獨特的特性，而3D印表機使用的材料是否能夠擁有這些特殊性呢？
最關鍵的是對內心的影響。
人在狹窄的環境中活動，會導致恐懼、孤獨、乏味和無聊等狀態，這將對後續任務產生重要影響。
因此，在出發之前，必須對這種情況有充分的認識。
登陸火星不僅需要航天員具備良好的身體素質，心理素質同樣至關重要。
最後一項——輻射。
在廣袤的宇宙中前往火星，太空人將面臨大量的宇宙輻射，他們該如何應對呢？
這需要提前進行準備。
