天问一号预计到达火星的时间（天问一号几月登陆火星）
火星距离地球2亿公里，宇航员若要上火星，需要多长时间 天问即将抵火！它到火星为啥耗时6个多月？还能不能快一点？
作者佰思科学｜沈东旭 邱亚明
发射于2020年7月23日的天问一号，经过将近7个月的长途跋涉，将于在2021年2月10日左右进入火星轨道。而我我国自主研制的70米口径全科动天线，也是亚洲更大单口径天线，也将正式上岗，专门用来“接听”火星信号！那么，为什么问天要飞行将近7个月这么久呢？能不能再快点？
火星围绕地球旋转轨道
讲真，以目前的技术水平，很难更快了。要知道，地球到火星之间的距离，最近时大约5500万公里，最远有大约4亿公里。假如把地球看成静止的话，火星每隔大约780天运行到距离地球最近的位置上，也就是两年多一点的时间，这被称作地火的会合周期。这次天问一号正是赶上了地火相接近的机会发射的。
2000年到2030年间的地火距离（1AU相当于1亿5000万公里）
天问一号离开地球时候的速度约有33km/s，随着距离地球越来越远，速度逐渐下降，接近火星时候速度在22km/s左右。
天问一号
有人可能想说，你当我不识数啊。假如用最近距离5500万公里除以22km/s的速度，也就是29天左右；而从2020年7月23日到2021年2月10日，中间相隔了202天，将近7个月啦，这差得可太大啦！
沃尔特·霍曼
其实这里有个误解，飞船从地球到火星，不是沿最短路径走直线，通常走一条叫“霍曼转移轨道”的路线。沃尔特·霍曼（1880-1945）是一位德国工程师，他在1925年出版的一本书里展示了霍曼转移轨道。这里先简单介绍一下什么是霍曼转移轨道。
霍曼转移轨道是一条椭圆轨道（图中黄线）
假如飞船要从标为1（上图蓝色圆）的圆形轨道出发，进入圆形轨道3，怎么走才能最省燃料呢？一个简单易行的 是，通过1和3之间的椭圆轨道运行。具体实现 参见下图，图中飞船先在轨道1上�***伲釉残喂斓�1变轨为椭圆形的轨道2，然后发动机关机；等飞船依照惯性飞行到椭圆轨道顶点，也就是与圆形轨道3相交的位置时，再一次�***俦涔欤朐残喂斓�3。
霍曼转移轨道
，只需要经过两次�***俦涔欤纱湍艽庸斓�1抬升到轨道3，这就是霍曼转移轨道。霍曼转移轨道也是对称的。当飞船从轨道3飞回轨道1时，需要两次减速，消耗同样多的能量。可以证明，在这种简单情况下，霍曼转移轨道消耗的燃料最少。对从地球到火星这种情况来说，走标准的霍曼转移轨道需要耗时大约9个月。
天问一号的飞行轨迹示意图
天问一号走的不是标准的霍曼转移轨道。2020年10月9日，天问一号做了一次深空机动，火箭上推力为3000牛顿的主发动机工作了480秒，相当于变轨。，天问一号到达火星的时间是6个月多一些，比走标准霍曼转移轨道的时间短。等到达火星时，天问一号总共的飞行距离是4.7亿公里，远高于地火之间的最近距离5500万公里。
天问一号
那么问题来了天问一号去火星，还能再快一点吗？答案是不能了。为什么呢？简单点说就是飞船携带的燃料是有限的，想跑得更快，必须在飞行途中多次点火。多次点火不是问题，问题是没法多次点火--没有那么多燃料啊。让我们来看看天问一号的燃料都用到了什么地方。
天问一号拍摄的地月合照
当天问一号从地球出发进入地火转移轨道时，一家人齐齐整整有5吨重。在这5吨中，环绕火星飞行的轨道器重量为3.175吨，火星车240公斤，携带火星车登陆的着陆器，估计重量在一吨左右，留给燃料的重量应该不到1吨。
天问一号结构
天问一号在中途要进行四次轨道修正，不过这样的轨道修正消耗不了太多的燃料。最费燃料的是中途变轨时，3000牛顿发动机工作480秒，估计消耗300多公斤燃料。等到了火星，天问一号还要刹车从而被火星引力捕获。
天问一号到达火星之后的轨道
之前曾经说过，天问一号要进入火星环绕太阳轨道需要�***伲裁聪衷诒涑杉跛倭四兀吭矗煳室缓挪皇且铺粼诵校腔啡苹鹦窃诵小３晌鹦俏佬堑乃俣刃∮谔煳室缓沤咏鹦鞘钡姆尚兴俣龋羌跛俣皇羌***佟４由贤嘉颐强梢钥闯觯庵筇煳室缓呕挂僮黾复伪涔欤绞焙蛉剂弦簿拖牡貌畈欢嗔恕�
天问一号火星任务的各个阶段
作为对比，美国最早的火星着陆器，海盗一号，发射于1975年8月20日，到达火星的时间是1976年6月19日，路上整整花了10个月时间，走的是标准的霍曼转移轨道。美国2018年5月5日发射的洞察号（InSight）着陆器，2018年11月26日到达火星，用时也是6个多月。，以目前化学火箭的能力，到达火星最快的时间，很难降到6个月以内。
美国洞察号火星探测器轨道
对无人探测器来说，六个月、甚至更长的地火旅行时间不是什么障碍。可对未来要登上火星，甚至殖民火星的人类来说，6个月的旅行时间就太长了。人在太空中呆这么长时间，暴露在宇宙射线之下，面临着失重的环境，对人体健康很不利。哥伦布之一次横渡大西洋发现美洲大陆，花了37天时间。第二次去美洲，因为路熟了只用了17天。未来真要殖民火星的话，40以内、更好十几天的路途耗时还是比较合适的。
万户的故事
据西方传说，中国明朝时期有个叫万户的官员，在椅子下面绑了47枚烟花火箭，终于成为人类征服太空过程中的之一个烈士。由于在中国古籍中查无此人，此事大概率是编的。人类自从20世纪进入航天时代之后，所用的火箭技术其实与万户并无本质区别，仍然在利用化学能推进。今日航天大航海时代，这些古董般的化学火箭相当于古时候人力推进的独木舟，连帆船都算不上。真的要遨游太阳系，还需要等到更高水平的太空火箭引擎面世才行。
未来的太空引擎
在我们以后的文章中会继续***这个话题。
＃天问一号即将绕火飞行，为什么天问去火星花了6个多月，还能更快吗？＃
天问一号几月登陆火星 天问一号预计2021年5月到达火星