人类最了解的两颗星体，月球和火星。
如今，人类重返月球的时刻正在临近，大家都相信，在成功征服月球后，下一步将是前往火星。
今天我们来讨论一下关于登陆火星的话题。
人类对火星的探究历程。
火星与地球有许多相似之处，例如，火星完成一次自转所需的时间为二十四小时三十七分二十三秒，仅比地球长出四十一分钟。
地球以倾斜的姿态环绕太阳公转，这种运动导致了四季的更替。火星同样以倾斜的方式运转，因此也拥有四季变化。
地球有一颗名为月亮的卫星，而火星则拥有两颗卫星。
由于地球与火星之间存在许多相似之处，很多科学家相信火星上可能存在生命。
因此，火星已然成为人类进军太空、探索行星的首要目标。
自上世纪六十年代以来，人类陆续向火星发射探测器。到2008年为止，已发射了三十八个探测器，但遗憾的是，仅有一半取得了成功。
在这半数的探测器中，有五个是在距离火星较远的高空飞掠而过，随后七个成功成为了火星的卫星，围绕着火星运行，还有七个顺利地实现了在火星上的着陆。
这十九个火星探测器使人类逐步揭开了覆盖在火星上的神秘面纱，让我们得以窥见一些微不足道的秘密。
需要特别提及的是，近年来随着航天技术的进步，对火星的探索重新进入了日程。
自2008年至2013年这五年间，人类向火星发射了五个探测器。
然而，真正成功的却只有一个。
因此，火星探索的成败虽然受科技进步的影响而提高了成功率，但运气依然在其中发挥着重要作用。
那么在探讨火星时，主要关注哪些方面呢？
最重要的是关于水的相关信息。
为何选择水？
有两个原因。一方面，科学家们认为火星可能存在生命，或者曾经孕育过生命。因此，探讨火星上是否有水或过去是否存在水，将是一个极其重要的证据。
其次，人类的探索必然将延伸至遥远的宇宙。如果载人登月被视为迈向深空的初步，那么登陆火星便是人类走出太阳系的重要一步。
因此，在火星上建立基地是一个必然的结果，而水则是实现火星生存不可或缺的资源。
水不仅可以饮用，还能分解出人类所必需的氧气和氢气。
目前的研究表明，大约三十五亿年前，火星上曾存在丰富的河流和湖泊。然而，由于火星重力较小，水分子很容易逃脱其引力束缚，因此大部分水分散到了太空中，而这一过程是不可逆转的。
这个过程是如何进行的呢？
火星没有偶极磁场的保护。
太阳有时会显示出一些小脾气，它的太阳风一吹向火星，水就会被冲击分解成氢离子和阳离子。
在这样的冲击下，两种离子获得了能量，运动速度提高。
火星的引力较弱，使得这两种离子能够轻松达到逃逸速度，进而顺利地脱离了火星，进入了太空。
因此，人类发现了如今孤寂而荒凉的火星，能够通过无生命的沙漠戈壁来构想火星的状态。
目前，科学家们的研究重点转向了火星的地下水资源或水冰。
水的蒸发无法避免，但由于过去存在水的迹象，地下水和冰冻水便成为火星上主要的水源。
目前，在轨道飞行器的监测下，科学家们已经发现了火星次表层的水冰，并且还探测到了冻土层。
除了对水源的研究，还需要寻找方法获取火星表面的土壤和岩石样本。
这些东西就像是一个星球的记录装置，详细地记录着火星各年度的诸多变化。
在很久的过去，人类只能通过火星陨石来获取对火星的认知。
目前，国际陨石命名委员会已收录的陨石数量达到五万七千块，但其中来自火星的仅有一百五十九块。
这些火星陨石仅能帮助人类对火星有初步的认识，要想深入了解火星，还需等到火星样本返回地球后进行研究。
需要指出的是，尽管美国早已开始为火星样本的回收做准备，但由于各种原因，这一进程不断被推迟，中国很可能会成为首个获取火星样本的国家。
这可以看作是逆袭，后来者的表现超过了前人。
我非常期待在返回的样本中发现一些新的元素。
那么前往遥远的火星，所需时间是多少呢？
火星与太阳之间的距离为两亿两千七百九十公里，这个数值是地球与太阳距离的1.52倍。
因此，火星完成一次绕太阳的公转所需时间要比地球更长，大约为六百八十七天。
火星绕太阳的轨道呈椭圆形，因此存在近日点和远日点的差异，这种差异导致两个位置上的火星温度变化显著，甚至可达到一百六十度。
因此，地球与火星之间的距离也是一个不断变化的数值。
两者之间最近的距离为五千五百万公里，而最远时则超过了四亿公里。
因此，要从地球前往火星，必须精确计算一个合适的出发时机。
目前已经发射了众多探路的探测器，并且积累了丰富的经验，确定了一条最佳轨道。
飞船一旦进入这条理想轨道，就能以最低的起始速度前往火星，从而节省燃料。
那么，如何找到这条最佳轨道呢？
可以采用两种方法的组合进行寻找。
首先，需要确定一条名为霍曼轨道的位置。
这个轨道很容易找到，可以创建一条与地球公转轨道相切的外切线，同时这条切线也要与火星的公转轨道内切，从而形成一个被称为双切式椭圆轨道。
霍曼轨道的主要特点在于，能够以较低的速度使飞船进入，从而节约能量，但其缺点是航行所需时间较长。
霍曼轨道是由奥地利科学家霍曼于1925年提出的一种轨道，适用于所有太阳系行星的着陆。
提到这一点，很多人会提出疑问，这种双切式的椭圆轨道在火星与地球之间的不同位置可以形成多样的轨迹，那么前往火星是否有无数条最佳路线？
不是的，前往火星的最佳路径只有一条，这就需要采用第二种方法。
第二种方法是，地球与火星都在绕着太阳运动，因此它们的位置会持续变化。
这类变化是有周期性的，因此火星与地球最近的一次接近也具有周期性。
最近的距离是指地球、火星和太阳在同一条直线上时的情况。
这个时期被称为火星冲日。
地球上的奇妙景象是，太阳和火星位于地球的两侧。当太阳落下时，火星从东边升起；反之，当太阳升起时，火星则会在西边降落。
此时是地球观察火星最明亮的时刻。
在这个时段内，如果制定一条霍曼轨道，就能够呈现出从地球到火星的最佳航行路径。
这条最佳轨道线路大约每七百七十九天或七百八十二天才会出现一次。
因此，最佳的火星登陆时机大约每两年才会出现一次。
火星的相冲并不意味着地球与火星之间的距离是恒定不变的，实际上这个距离也是在不断变化之中。
例如，在2003年8月27日，火星与地球出现了相冲，此时两者的距离约为55758000公里。这是六万年来火星离地球最近的一次。
在2012年，火星再次经历了冲日现象，那时它与地球之间的距离达到了一个亿公里。
沿着这条理想的道路行进，假如驾驶一辆小车，把轨道视作一条平直的高速公路，那就得花费228年的时间才能到达火星这个终点站。
如果乘坐飞船，从火星到地球在最短距离时，只需五十七天就能抵达；而在最远的情况下，则需要二百零八天才能到达。
当然，这是在没有任何差错的理想情况下计算出的到达时间。如果发生了意外情况，那就无法预测了。
在前往火星的旅程中，将会面临许多预料得到的挑战。
首先需要解决的是燃料的问题，以确保飞船能够顺利到达火星，这是基本的保证。
如果发生变轨等意外情况，保障性燃料根本无法支持飞船到达火星。
因此，研究人员提出了多种解决方案，其中一项备受关注的是使用发动机交替燃烧不同来源的燃料。
其中涵盖了太阳能转换产生的电力、离子推进技术，甚至还利用火星大气中的二氧化碳和水作为燃料。
这意味着一台发动机能够使用多种燃料作为动力来源。
光是听就挺难的。
接下来谈谈饮食。
火星飞船的空间十分有限，那么在载人登陆火星时，食物该如何处理呢？
因此，在太空中进行种植或许是一个不错的选择，但所需的空间将会非常庞大。毕竟，如果面积过小，收成是否足够供人食用就成了一个难题。
接下来应该如何处理设备故障？
如果需要更换零件该怎么办？由于飞船的空间有限，无法携带足够的备件来应对这种情况。
毫无疑问，3D打印机可能会应对这一挑战，但某些材料具有独特的特性，而3D打印机使用的材料是否能够拥有这些特殊性呢？
最关键的是对内心的影响。
人在狭窄的环境中活动，会导致恐惧、孤独、乏味和无聊等状态，这将对后续任务产生重要影响。
因此，在出发之前，必须对这种情况有充分的认识。
登陆火星不仅需要航天员具备良好的身体素质，心理素质同样至关重要。
最后一项——辐射。
在广袤的宇宙中前往火星，宇航员将面临大量的宇宙辐射，他们该如何应对呢？
这需要提前进行准备。
