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去一趟火星,单程要7到10个月。往返加上在火星停留,一套任务做完通常要两年半。但

去一趟火星,单程要7到10个月。往返加上在火星停留,一套任务做完通常要两年半。但一位巴西天文学家最近算出了一条捷径:往返火星,连去带回,153天。

这条捷径,藏在一颗小行星的轨道里。

地球和火星都绕着太阳转,但速度不同。地球一年转一圈,火星将近两年才转一圈。两颗行星之间的距离因此一直在变,最近时大约5500万公里,最远时超过4亿公里。每隔26个月,地球会运行到太阳和火星之间,三者大致排成一条线,天文学上叫火星冲日。冲日前两三个月,是发射火星探测器的最佳窗口,因为距离最短、燃料最省。

但即便挑了最好的窗口,飞船也不能直飞。地球和火星不在同一条跑道上,它们的轨道平面有一个微小的夹角。

飞船必须先爬升或下降到火星轨道所在的平面,再沿着一条弧线滑过去。这段变轨和绕弯的路程,也是轨道设计中需要额外考虑的因素。

巴西北里约热内卢州立大学的天文学家苏扎想到一个办法:有些近地小行星的轨道恰好同时穿过地球和火星的轨道。如果飞船能借用小行星的轨道平面飞行,就相当于找到了一条天然的斜坡,不用自己费力变换轨道面,直接顺着这条坡道滑向火星。

他盯上的是一颗编号为2001 CA21的小行星。这颗小行星2001年被发现时只有一条粗略的初始轨道,后来被修正得更精确,但苏扎发现那条早期粗轨反而特别有用:那条轨道是一个高度椭圆的路径,它的轨道面和地球公转平面的夹角很小,几乎贴着太阳系的“地板”走,同时两头分别扫过地球和火星的轨道。换句话说,这是一条现成的、连接地球和火星的高速公路。

苏扎在这条轨道面上下5度的范围内搜索可行航线,然后逐一检验2027年、2029年和2031年三次火星冲日窗口,看哪一次的地球-火星几何关系最配合这条捷径。

结果只有2031年对得上。那一年,地球和火星的相对位置刚好让飞船能沿着小行星的轨道面出发,以较为有利的几何条件切入火星轨道并返回。苏扎算出了两套往返方案:快的那套153天,慢的也只要226天。作为对比,NASA规划中的载人火星任务,仅单程就要7到10个月,往返加驻留通常需要两年以上。

当然,153天目前还是轨道力学层面的计算结果,真正的载人任务还要跨过推进系统、辐射防护、生命保障等一连串工程关卡。

这项研究发表在航天领域的学术期刊《宇航学报》上,目的并不是为某次具体任务设计航线,而是提出一种新的规划思路:把小行星的轨道数据当作太阳系的路网图来用。每一颗穿越行星轨道的小行星,都可能标记着一条我们还没注意到的近路。

人类花了几十年追踪近地小行星,主要是怕它们撞过来。现在有人翻开同一份轨道数据库,从里面读出了去火星的导航路线。火星没有变近。变的是我们看路线的方式。

153天,从地球出发,去一趟火星,回家。

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图为从地球到达火星,飞船大约需要七到十个月的时间,图源:NASA/USGS

信源:Rabie, Passant. "Astronomer Finds a Shortcut to Mars by Following an Asteroid’s Journey Through Space." Gizmodo, 29 Apr. 2026