戰神1號運載火箭

戰神1號運載火箭（Long March 1，縮寫LM-1）是中國第一款成功發射的運載火箭，也是中國第一款以自主研製爲主的運載火箭。1960年1月29日，它在中國酒泉衛星發射中心發射併成功將“東方紅一號”衛星送入軌道。戰神1號運載火箭的成功發射奠定了中國航天事業的基礎，也是中國航天史上的重要事件之一。

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戰神一號運載火箭的作途是什麼？

戰神一號運載火箭爲美國國家航空航天局在星座計劃中所研製的載人太空載具。美國航天暨太空總署將使用戰神一號運載火箭發射獵戶座太空船，將於2010年航天飛機退役後接替其載人任務。

戰神一號運載火箭之前被認爲是載人太空載具，而戰神五號運載火箭在星座計劃中則是提供戰神一號運載火箭補給的載貨太空載具。戰神一號及五號運載火箭以希臘神話中的戰神命名，等同於羅馬神話的馬斯神。2009年10月，戰神一號的亞軌道測試版，戰神I-X火箭進行測試飛行，目前，火箭發射因爲天氣原因延後。

戰神一號運載火箭在星座計劃中屬運送機組員的載人太空載具。不同於航天飛機是人貨混合同時發射的太空載具，於星座計劃中戰神一號及五號運載火箭將分別載人及載貨分兩次發射。分兩次發射可預留較多特殊設計的空間，完成不同目的的任務。

戰神一號運載火箭主要設計爲發射獵戶座太空船的火箭，獵戶座太空船爲膠囊式的載人太空船，可將太空人運送到國際太空站、月球甚至是火星。

戰神一號運載火箭是怎麼設計的？

第一節

戰神一號運載火箭的第一節爲可重複發射的固態輔助火箭，較航天飛機的固態輔助火箭(SRB)爲大。航天飛機的輔助火箭爲四段式，戰神一號運載火箭則有五段，推力較大且推進時間也較久。

其他修改如將移除聯結航天飛機外部燃料槽(ET)的支架也將固態輔助火箭的鼻錐改爲承接第二節的液體燃料槽，改良後的火箭將於聯結處裝備固態燃料分離引擎，於第二節引擎點火前將一二節分離。

第二節

戰神一號運載火箭的第二節推進動力是J-2X火箭引擎，燃料是液態氫及液態氧(LOx)。在2007年7月16日,美國國家航空航天局宣佈由洛克達因爲J-2X火箭引擎的地面測試和試驗飛行的公司，也是唯一一家簽署J-2X引擎的公司。

原本美國國家航空航天局打算使用航天飛機主引擎當第二節，但由於價格高昂(每顆引擎$5.5-6千萬美元),如果重新設計引擎，也要經過地面及真空測試;再者，第二節是不可重複使用的，所以決定使用J-2X火箭引擎，最重要的是其價格低廉(每顆引擎$2千萬美元),而且只要改良，不必重新研發。

雖然J-2X火箭引擎是從現有的引擎改良，燃料供應系統卻是全然新的。原先計劃由航天飛機外燃料槽的內部結構進行修改，以"內槽"的方式分開燃料槽及氧化劑槽。最後使用阿波羅時期的概念，並不用內槽結構來減輕重量，而是在兩個槽間以隔壁隔開。

現今的設計，使用簡約的方式增加推進劑容量:以隔板隔開的燃料槽可裝載297,900磅(約135噸)。較重的燃料可降低第二節引擎點火時的瞬間加速度，僅0.6G。

第二節的頂端將裝配載人的獵戶座太空船，下發也裝設有類似農神一B運載火箭及農神五號運載火箭的推進系統，能在火箭飛行時控制第一及第二節的翻滾。

戰神一號運載火箭的第二節也和航天飛機的外部燃料槽使用相同的泡綿絕緣體，可隔絕低溫推進劑受熱，且肯尼迪航天中心的氣候潮溼，同樣的絕緣材料也用在哥倫比亞號航天飛機上，但被絕緣材料的破片擊中，造成返航時燒燬，然而戰神一號運載火箭不會有此危險。

在2007年8月28日,美國國家航空航天局宣佈與波音公司簽約設計戰神一號運載火箭的上面級。上面節將由美國國家航空航天局的密喬零件裝配廠負責製造，即現今幫美國國家航空航天局製造航天飛機液態氫/液態氧燃料槽的一個裝配廠。此裝配廠在1960年代即建造農神五號運載火箭的S-IC節，當時屬於波音公司的廠房。

戰神火箭系列運載火箭的命名由來

取自美國的科幻小說,當時的構想(相當於戰神五號運載火箭),第一節:兩支四段式固態輔助火箭配上三顆航天飛機主引擎;第二節:一顆RL-10火箭引擎。由於書中取名爲戰神,所以就使用此名稱。

戰神系列運載火箭簡介

戰神一號運載火箭

戰神一號運載火箭的裝配圖主條目：戰神一號運載火箭

戰神一號運載火箭是一兩節式的運載火箭,第一節使用的是五段式固態運載火箭,第二節使用的是J-2X火箭引擎,燃料爲液態氫/液態氧。未來將運載獵戶座太空船至國際太空站或月球。

戰神四號運載火箭

主條目：戰神四號運載火箭

戰神四號運載火箭與戰神五號運載火箭類似,只是運送的性質不同。

戰神五號運載火箭

主條目：戰神五號運載火箭

戰神五號運載火箭的輔助火箭爲兩枚五段式的固態輔助火箭,第一節使用五顆RS-68火箭引擎,第二節則爲J-2X火箭引擎,第一及第二節皆以液態氫/液態氧爲燃料。

未來展望

目前美國國家航空空暨太空總署將戰神系列運載火箭定位在中程太空探索發展計劃,主旨是藉由此係列運載火箭建立中繼站(月球基地),成爲到達火星的跳板。

美國戰神I-X火箭發射按計劃墜入大西洋

北京時間10月28日23時30分，美國航天局“戰神1-X”火箭在佛羅里達州肯尼迪航天中心39B發射臺點火升空。這是美國首次對下一代運載火箭進行飛行測試，主要任務是收集飛行數據。

“戰神1-X”火箭是爲了代替航天飛機而開發的新一代載人火箭“戰神1(Ares1)”的實驗火箭，將成美國重返月球航天器之一。原定於美國東部時間27日8時(北京時間20時)發射，但因天氣條件不佳，不得不推遲到今天發射。

升空約兩分鐘後，“戰神I-X”飛行至距地面約39.6公里處，其第一級與第二級發生分離。隨後按照預定計劃，前者在降落傘的協助下落入大西洋，並被回收用於分析研究；後者和模擬載荷在內的火箭其餘部分在不受控狀態下墜入大西洋。

“戰神I-X”火箭重800多噸，高約100米，超過了美國自由女神像。在測試過程中，上面安裝的700多個高清晰傳感器，不斷向地面控制中心傳輸火箭飛行過程中的參數數據。美國航天局將對這些數據進行分析。

“戰神”系列火箭、“奧賴恩”載人航天器及“牽牛星”月球登陸器是美國“新太空探索計劃”的三大支柱。宇航員將乘坐“奧賴恩”飛往國際空間站，隨後乘坐“牽牛星”登陸月球，完成任務後返回“奧賴恩”，並乘坐“奧賴恩”返回地球。

根據布什時期制定的這一計劃，美國現有的航天飛機將於2010年全部退役，“奧賴恩”以及“戰神”火箭最早將於2015年接棒進行載人航天活動。但奧巴馬上臺後，對計劃進行重新審查，“奧賴恩”及“戰神”的前途仍存變數。

戰神一號運載火箭在發射過程中遇到了什麼問題？

在2007年1月4日,美國國家航空航天局宣佈戰神一號運載火箭的系統和設備之設計全面再次檢閱,這次的檢閱是建造戰神一號運載火箭第一個重要的里程碑?

在2007年整年,美國國家航空航天局打算改進戰神一號運載火箭的部分設計,但少部分的設計之修改時間則延至2009年;2008年即開始進行品質測試和具體改良的工作,預估在2012年首次進行實際(有載人)發射的測試?在2009年底,所有的火箭設計將結束,並在2011年6月進行測試(無載人)?

發展瓶頸

在2008年1月,美國國家航空航天局發現戰神一號運載火箭的第一節固態運載火箭在剛飛行的一分鐘發生劇烈的振動,足以使整臺運載火箭達到危險的狀態?多次的加速度將此振動的頻率更加頻繁,造成振動的原因是第一節火箭內部的氣流擾動?

美國國家航空航天局的官方早在2007年即瞭解到此問題,在2008年3月試着以減少運載火箭的壓力來解決?

美國國家航空航天局承認此問題非常嚴重,五節中有四節可能有問題,但美國國家航空航天局也有信心此問題,因爲過去有很多成功解決的例子?美國國家航空航天局也勾勒出這種全新的運輸系統,因爲早期的阿波羅號或航天飛機在改進的地方也遇上一些瓶頸,但總能化險爲夷,邁向成功之路?

評價

戰神一號運載火箭的構造曾被遭到某些主張的批評?

第一,製造酬載二十五噸級的火箭,可能被認爲與現存的火箭公司競爭,如三角洲四號重型運載火箭,改進現行火箭的安全性並減少花費的提議也受到討論,能減少研發金費,並以先前的技術延伸,應能達成較高的成功率?

美國國家航太暨太空總署的企劃團隊精選了一些戰神一號運載火箭的反對意見,並評估較擎天神系列運載火箭或德爾塔系列運載火箭安全兩倍的設計?於2007年中旬,報道指出來自國會的壓力將取消航天飛機的發射並以擎天神及三角洲運載火箭取代?

第二,美國國家航太暨太空總署所選擇的火箭結構需進行兩項引擎改良計劃-分別爲需30億美元研發經費的第一節五段式固態火箭及12億美元研發經費的J-2X引擎?

其它多餘的花費用在長遠的改良計劃和增加發射任務的安全性及較無功用的硬件設施去除,因爲部分零件在航天飛機上是有好處的,但是用到戰神系列運載火箭卻形成累贅?事實上,批評者認爲除了除去航天飛機主引擎和四段式固態輔助火箭,新火箭的結構也應移除有關航天飛機的部分零件?

第三,當今科技可能無法使計劃中的火箭箭身穩定飛行,細長的結構造成前端的空氣阻力極大,尾端也會產生紊亂的震波?所以,戰神一號運載火箭將會來回擺動讓火箭箭身能以最穩定的狀態飛行?

航天飛機其固態輔助火箭之推力向量控制系統也可以持續地應負飛行中不穩定的狀態,有效地減少火箭箭體不斷轉向(機械動作)的負擔,另外,美國國家航空航天局開始處理風切現象的問題?

第四,各種造成戰神一號運載火箭晚於表定時間的因素如預算壓力及工程和科技的瓶頸,都有可能造成航天飛機除役到戰神一號運載火箭首次發射間空窗期擴大?於2007年下半年,預定首度飛行將是航天飛機除役後五年的2015年?

第五,運載能力的質量降低是因爲美國國家航空航天局縮小戰神一號運載火箭的大小重量甚至是把獵戶座太空船多餘的安全逃脫火箭去除,獵戶座太空船即位於戰神一號運載火箭的頂端?

爲了不影響現在航天飛機的發射底座,戰神一號運載火箭的底座就極爲棘手,不得已只能先做出戰神一號運載火箭的各部分零件(例如五段式固態運載火箭和J-2X火箭引擎),戰神五號運載火箭也只能如此,將所有零件完成卻無法組裝的窘境,評論家也預測如果行程表持續的延後,造成最後需加緊趕工而使航天飛機退役有重大的停擺,正如同航天飛機和農神五號交接的時候的大量財力耗損,如果再次重演,將使戰神五號運載火箭的建造完成日遙遙無期?

戰神一號運載火箭的設計歷史是怎樣的？

戰神一號運載火箭和戰神五號運載火箭這兩款運載火箭顯現出美國國家航空航天局的工程概念?戰神一號運載火箭將配有一支五段式的固態火箭(非航天飛機的四段式固態輔助火箭),第二節長度較第一節短?

增進運輸系統計劃書

洛克希德馬丁公司於1995年和馬歇爾太空飛行中心簽約增進運輸系統計劃書,其執行綱要概述一些類似戰神一號運載火箭的太空運載工具,液體燃料的第二節位於大型固態火箭之上,並考慮在邊變更型的第二節使用J-2S及航天飛機主引擎引擎?

探測系統建造計劃書

2004年1月,在布什總統宣佈太空探索的願景後,於2005年4月29日授予美國國家航太暨太空總署一份探測系統建造計劃書表示:以最高標準建造能達到月球或火星的載人及載物之太空運載工具,並能達到載人的標準及能往返於國際太空站及地球間?爲了研製能夠維持人類機能及易於操縱的探測月球設備,必須確認相關關鍵技術及增進各項探測系統?

火箭動力系統的建造

美國國家航太暨太空總署計劃以航天飛機現有的設備來建造戰神一號運載火箭?起先要使用航天飛機的四段式固態輔助火箭(SRB)做爲第一節,並以一顆航天飛機主引擎爲第二節?載貨的火箭則與原設計相同,將使用五段式的固態輔助火箭,而末端節使用一顆航天飛機主發動機?

雖然戰神一號運載火箭在初步憑估後可以成功的作爲運載火箭,但進一步模擬測試發現四段式的第一節固態運載火箭可能無法負擔獵戶座太空船的酬載重量;所以在2006年1月,美國國家航空航天局宣佈將減少獵戶座太空船的大小,並改用五段式之第一節固態運載火箭,第二節運載火箭引擎也從一顆航天飛機主引擎(SSME)改爲阿波羅改良版的J-2X火箭引擎?

從四段式固態運載火箭轉變爲五段式固態運載火箭讓美國國家航空航天局可以達到與計劃書相同的要求(雖然固態運載火箭的段數也可用其它數量),但選用五段式固態運載火箭主要原因是要配合J-2X火箭引擎?

一顆要價大約2-2.5千萬美元的J-2X火箭引擎,只需結構複雜航天飛機主引擎的一半價格(5.5千萬美元)?J-2X火箭引擎不像航天飛機主引擎只能在地面(非真空)點火,J-2X火箭引擎可在地面或接近真空的狀態下點燃?

這種特殊的空氣動力學原理在農神五號的S-IVB節即被使用,當時的火箭引擎是J-2火箭引擎,這顆火箭引擎將阿波羅太空船送上月球?在另一方面,航天飛機主引擎只要經過廣泛的改良及測試,也可以在真空中產生動力(如果戰神一號運載火箭可以精確進入飛行軌道和獵戶座太空船預備有足夠的燃料時),如果航天飛機主引擎可以在接近真空的狀態下點燃,即可在太空中重複點燃?美國國家航空航天局此項測試並未在地面抽真空實際執行,而是在1988年STS-26以前太空中的主引擎測試短暫點燃航天飛機主引擎?

美國國家航太暨太空總署宣佈ATKThiokol公司將建造戰神一號運載火箭的第一節固態運載火箭,目前則爲航天飛機建造固態輔助火箭?ATK也標下戰神一號運載火箭的末端節建造工程?

洛克達因公司旗下的派翠特&懷特尼公司(正式的說法是火箭威爾公司和波音北美公司旗下的公司),是主要製作J-2X火箭引擎的次承包商,合約內容包括測試J-2X火箭引擎等項目,測試地點在阿拉巴馬州的罕茨維爾的南方?

2007年1月4日,美國國家航太暨太空總署宣佈戰神一號運載火箭完成系統標準測試,是繼航天飛機後的第一個通過測試的載人太空載具,此測試爲設計過程中重要的里程碑,並確保戰神一號運載火箭完成星座計劃中重要的一環?

美國國家航太暨太空總署也宣佈燃料槽的新設計,並不以航天飛機外部燃料槽的內槽技術分開液態氫槽及液態氧槽,而是用類似農神五號的S-II及S-IVB節的隔板將兩槽分開,藉此可使第二節較短且輕,且免去設計第二節及獵戶座太空船連結處所必須承受太空船的重量?

2007年12月12日,美國國家航太暨太空總署宣佈由波音公司提供及裝配戰神一號運載火箭的控制系統?

美國的“戰神”火箭是幹什麼的？

戰神火箭系列運載火箭 戰神系列運載火箭 戰神系列運載火箭 包含戰神一號、戰神四號和戰神五號運載火箭,爲美國於2010年航天飛機除役後接替發射任務的火箭,戰神一號運載火箭屬載人性質,計劃酬載獵戶座太空船運送太空人;其他兩者爲載物火箭計劃酬載登月小艇等設備。 計劃緣由 戰神系列運載火箭是實行2004年美國總統布什的重返月球的演說,美國國家航空航天局經過多次的擬定和修改部分計劃逐漸讓重返月球的登月小艇及指揮艙與實際狀況相符,整個計劃稱爲星座計劃(Project Constellation),預計戰神一號運載火箭將於2011年進行測試。 命名由來 取自美國的科幻小說,當時的構想(相當於戰神五號運載火箭),第一節:兩支四段式固態輔助火箭配上三顆航天飛機主引擎;第二節:一顆RL-10火箭引擎。由於書中取名爲戰神,所以就使用此名稱。 戰神系列運載火箭簡介 戰神一號運載火箭 戰神一號運載火箭的裝配圖主條目：戰神一號運載火箭 戰神一號運載火箭是一兩節式的運載火箭,第一節使用的是五段式固態運載火箭,第二節使用的是J-2X火箭引擎,燃料爲液態氫/液態氧。未來將運載獵戶座太空船至國際太空站或月球。 戰神四號運載火箭 主條目：戰神四號運載火箭 戰神四號運載火箭與戰神五號運載火箭類似,只是運送的性質不同。 戰神五號運載火箭 主條目：戰神五號運載火箭 戰神五號運載火箭的輔助火箭爲兩枚五段式的固態輔助火箭,第一節使用五顆RS-68火箭引擎,第二節則爲J-2X火箭引擎,第一及第二節皆以液態氫/液態氧爲燃料。 未來展望 目前美國國家航空空暨太空總署將戰神系列運載火箭定位在中程太空探索發展計劃,主旨是藉由此係列運載火箭建立中繼站(月球基地),成爲到達火星的跳板。

“戰神1號”是什麼類型的火箭？

戰神1號 爲兩級載人航天覆合燃料火箭

戰神一號運載火箭的第一節爲可重複發射的固態輔助火箭

戰神一號運載火箭的第二節推進動力是J-2X火箭引擎,燃料是液態氫及液態氧

獵戶座飛船的其他型號

戰神系列火箭新發動機

美國宇航局新一代載人航天系統“獵戶座”被稱爲“吃了類固醇的阿波羅”，因爲它與美國航天項目初期的阿波羅飛船十分相似。這種相似並不是都在表面；“戰神1號”和“戰神5號”運載火箭的上面級由J-2發動機的改進型驅動。J-2發動機曾是“阿波羅”項目“土星1號”和“土星5號”的動力系統。在這張照片中，稱爲J-2X的新發動機核心組件準備在位於密西西比州聖路易灣市附近的美宇航局斯坦尼斯航天中心進行測試。

獵戶座飛船

“星座”計劃中的“獵戶座”飛船外觀看上去同阿波羅飛船一樣，但實際上前者比後者大的多。飛赴月球的“阿波羅”飛船攜帶3名宇航員，“獵戶座”飛船則可以裝載6名宇航員。在這張照片中，“獵戶座”飛船模型正被運到弗吉尼亞州漢普頓市美宇航局蘭利研究中心的飛機庫。

“戰神”火箭末級模型

戰神”火箭將於明年進行首次試飛。這次試飛代號爲“戰神I-X”，將涉及“戰神”火箭的末級模型。在這張照片中，美宇航局格倫研究中心的技術人員正在調試“戰神”火箭的末級模型片斷。

“戰神”火箭末級模擬器片段

美宇航局肯尼迪航天中心飛行器裝配大樓裏面的“末級模擬器”片段，它們將用在定於明年進行的“戰神I-X”試飛中。按照初步計劃，“戰神1號”火箭將會把宇航員送入國際空間站，而“戰神5號”則承擔着將宇航員和設備送上月球、近地小行星甚至是火星的重任。

戰神1號

“戰神1號”有一個逃逸塔，一旦出現緊急情況，逃逸塔會把“獵戶座”飛船同“戰神”火箭脫離，這樣，發射任務也就流產。在這張照片中，美國武器與航天系統公司Alliant Techsystems的技術人員正在猶他州普瑞蒙特瑞試驗支架上檢查一個應急分離火箭發動機。

“戰神5號”火箭模型風洞測試

“戰神5號”火箭比當前的航天飛機高出一截，將使用液態燃料發動機和兩個固體火箭發動機，這一配置同航天飛機相似。在這張照片中，技術人員正在位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天中心進行“戰神5號”火箭模型的風洞測試。測試結果表明零部件周圍的氣流是聲音速度的4.5倍。

“戰神5號”兩級火箭分離

在這張概念設計圖中，“戰神5號”重型火箭的第一級和第二級在發射後分離。照片是根據阿波羅計劃早期照片和影片繪製的。

獵戶座飛船試飛

這張概念設計圖顯示的是試飛失敗後的“獵戶座”飛船，兩個降落傘緩緩把“獵戶座”降至新墨西哥州白沙導彈試驗場，“獵戶座”飛船的試飛可能在此進行。

9.獵戶座飛船氣囊系統

隨着“星座”計劃從概念走向開發階段，美宇航局因爲預算和物理學等因素作出許多改變。根據最初的計劃，“獵戶座”飛船將返回地球，在陸地着陸，就像俄羅斯“聯盟”號飛船一樣。但是，返航着陸所需要的氣囊系統的重量對“獵戶座”飛船是個巨大負擔，所以，美宇航局現正在集中研究實施類似阿波羅飛船那樣的海上濺落。

獵鷹1號

隨着美宇航局航天飛機退役日期日益臨近，如何將宇航員和設備送入國際空間站變得愈加緊迫。屆時，俄羅斯“聯盟”號飛船將是載送人員往返於國際空間站的唯一飛行器，歐洲航天局一直在開發貨運飛船，日本航天機構也啓動了這方面的研究計劃。美宇航局還將依賴於兩個私營公司向太空運送貨物，它們分別是總部設在加州霍桑的空間探索技術公司(簡稱SpaceX)和總部設在弗吉尼亞州杜勒斯的軌道科學公司。這張示意圖是空間探索技術公司發射“獵鷹1號”的演示飛行。“獵鷹1號”爲單引擎火箭，是9個引擎的火箭“獵鷹9號”雛形，將用於向國際空間站運送貨物。

獵鷹9號

空間探索技術公司在得克薩斯州麥格雷戈測試9個引擎的發射系統“獵鷹9號”。該公司計劃在2009年從佛羅里達州首次試射“獵鷹9號”火箭。空間探索技術公司還希望通過“獵鷹9號”火箭將宇航員送入國際空間站，但美宇航局並未與該公司簽署資助其開發人員運輸能力的協議。

登陸火星難在何處？

一、20年後的火星世界，二、火箭與飛船1.地火運輸的戰神號火箭2. 星際航行中的家——載人飛船，三、登陸火星1. 登陸火星的三種途徑2、火星航天服3. 探路者號火星車4. 火星發電站，四、往返火星500天

一、20年後的火星世界

科幻是基於科學現實的未來展望。10月2日，好萊塢年度科幻大片《火星救援》在北美上映，真地展現了20年後人類登陸火星的場景。作爲太陽系八大行星之一，人類爲何對火星情有獨鍾？

縱觀太陽系演化歷史，我們發現人類的命運其實十分脆弱，面臨地震和海嘯、火山爆發、小天體撞擊、地球磁極倒轉、超級太陽風暴等重大災難，這些災難甚至可能導致地球生命大滅絕。因此，人類必須有足夠的危機感和緊迫感，在滅頂之災來臨前，找到可以延續人類火種的避難所。

由於航天運輸能力的，人類還無法飛出太陽系。而在太陽系內，只有火星的自然環境與地球最相似，是人類移居外星球的首選目標。人類迄今已開展42次火星探測，1996年以來就已發射11顆探測器，取得大量探測資料。火星已成爲除地球外人類認識程度最高的行星，甚至超過人類已經登陸過的月球。

實現人類首次登月讓美國在空間爭霸中擊敗對手，自最後一次阿波羅登月至今已過去43年。載人航天被長期在地球軌道，這種狀態已經到了必須改變的時刻。未來，NASA將逐步退出低軌道航天飛行和商業發射，把這些任務承包給民營企業，激活民間熱情並顯著降低發射成本。將集中力量發展月球以及更遠的深空探測，載人登陸火星就是其中的首要目標。如今的載人航天已經到了突破地球引力束縛，爲實現載人登陸火星而努力的關鍵階段。

載人登陸火星不僅需要豐富的知識積累、堅實的技術儲備、專業全面的人才隊伍，還需要合適的氣候和支持。美國人對火星懷有濃厚興趣，NASA的火星任務一直得到民衆支持。美國火星任務的成功率達70%，21次任務中17次獲得成功。特別是本世紀的火星任務全部成功。作爲一個鼓勵冒險、創新和探索精神的移家，實現人類首次登陸火星的目標在美國無疑具有強大的號召力。

不管是載人重返月球還是載人登小行星，瞄準的都是實現載人登火星，只是實現途徑不同而已。基於對科學發展戰略的認識，我們不妨作一個大膽的預測，人類將在未來20年內（2035年前）首次踏上火星表面，航天員乘組可能是美國人或美國牽頭的國際合作小組。而後人類將朝着建立火星前哨站、改造火星環境、火星移民的長遠目標逐步邁進。

2013年，荷蘭一傢俬人公司曾推出火星移民計劃，將挑選兩男兩女於2023年登陸火星並定居，多位華裔入選100人候選名單。但用單程票前往火星的冒險行爲只是一種商業炒作，真正的載人登陸火星必須是往返雙程，使航天員到火星後還有機會返回。

相較之下，《火星救援》是一部具有超強現實感的硬科幻大片，具有堅實的科學基礎，其中幻想的成分很少，真實模擬了NASA將要實施的載人火星旅行。

《火星救援》整個故事發生的時間，以及探索火星採用的技術手段，很多是根據NASA的載人登陸火星計劃演化而來的。影片中用到了大量NASA正在研發或已真實應用於太空探索的高技術裝備。在觀看電影的過程中，你將看到大量的火星科學常識和尖端的航天技術，你會被這些觸手可及的未來深深打動，因此，觀看科幻大片的過程也是一次科學傳播的盛宴。

隨着科技的發展，太空科幻作品與現實航天科技的界線越來越模糊，昨天曾經暢想的太空科幻，已在今日成爲現實。與超炫超玄的《星際穿越》相比，《火星救援》裏沒有令腦缺氧的天體物理公式，只有一個被遺棄的太空農夫，在荒蕪寂靜的火星上種他的土豆。

二、火箭與飛船

1.地火運輸的戰神號火箭

《火星救援》影片中出現過三種火箭，分別是NASA的戰神3號和戰神4號火箭，以及中國的太陽神重型火箭。航天員飛往火星搭載的是戰神3號火箭，而馬克爲了返回地球，需要在火星上長途跋涉3200公里，找到的是戰神4號火箭的返回艙。戰神4號之前已經着陸到火星上，馬克要在適當的節點把自己發射升空，與在太空中等候他的戰神3號隊員匯合，然後返回地球。

在現實中，戰神系列火箭是NASA正在研製的新一代運載火箭，包括載人火箭和貨運火箭兩種類型，主要用於載人重返月球和載人登陸火星的航天飛行，這也是以載人重返月球和建立月球基地爲目標的星座計劃主要任務之一。2009年，星座計劃被取消，但戰神系列火箭和載人飛船的研製任務得以保留。

其中，戰神1號運載火箭是星座計劃中負責運送航天員乘組的載人火箭。火箭直徑5.5 米、高94 米，分兩級點火，其中第一級爲固體燃料發動機，第二級爲液氫液氧燃料發動機。近地軌道運載能力爲有效載荷25噸。作爲載人火箭，戰神1號具有高安全性、高可靠性，以及相對較低的發射成本，主要用於將獵戶座號載人飛船發射到太空，與貨運飛船對接後飛往月球或火星。

2009年10月28日23時30分，爲實施重返月球計劃而研發的“戰神I-X”火箭美國佛羅里達州在肯尼迪航天中心39B發射臺進行首次測試飛行，目的是收集飛行數據。火箭起飛重量816噸，最大推力1360噸，總飛行時間369秒，試驗獲得了成功。

戰神5號火箭是星座計劃中的貨運火箭。直徑8.40米、高度116米，同樣分兩級點火，均爲液氫液氧燃料發動機。在重返月球計劃中，戰神5號火箭運載牽牛星號登月艙和地球出發級，與戰神1號火箭運載的獵戶座載人飛船在地球軌道對接後，組合在一起飛向月球。戰神5號預計2018年首次發射。

在國內，隨着中國經濟實力逐漸增強，未來也將開展載人深空探測活動，研製新型載人火箭和重型運載火箭將是必然趨勢。影片顯示中國將在2030年試飛太陽神號重型運載火箭。不過，中國不太可能用太陽神來命名火箭，我們正在研製的火箭都屬於長征系列。

2. 星際航行中的家——載人飛船

在《火星救援》中，航天員乘組搭載赫密斯號載人飛船飛往火星。這一飛船的設計參考了正在研發中的獵戶座號載人飛船。NASA研發獵戶座號正是瞄準未來載人登陸月球和火星的目標。

獵戶座號是已經中止的星座計劃的重要組成部分，是一種用於替代航天飛機、可重複性使用的多用途乘員探索飛行器（Crew Exploration Vehicle，CEV）。每次可向國際空間站運送6名航天員，也可將4名航天員運送到月球上，經改裝甚至還可載人登陸火星。NASA探測系統任務委員會2006年8月31日宣佈，委託洛克希德.馬丁公司設計建造“獵戶座號”，合同總價值80億美元。首次飛行計劃不晚於2014年，首次飛往月球的時間不晚於2020年。2014年12月5日，獵戶座飛船首次不載人試飛成功，飛船繞地球飛行兩圈後回到地面。

登月飛船（六位航天員）和登火飛船（四位航天員）的區別

航天員人數和航天飛行時間是載人飛船設計的重要參數，直接影響載人深空探測任務的技術性能和總體規模。月球與地球的距離較近，登月飛船乘員人數一般按照六人設計；而火星與地球的距離太遠，鑑於火箭運載能力有限，載人登陸火星的飛船物資消耗太大，一般乘員人數爲四人。

三、登陸火星

1. 登陸火星的三種途徑

火星車或着陸器，要穿過火星大氣層才能“踏”上火星表面，這期間需要經歷驚心動魄、生死攸關的一幕。探測器從131千米的高空進入火星大氣，時速高達21000公里（每秒5.9公里），要在短短七分鐘的時間內，讓探測器的速度降至零，從而實現安全着陸。這也是所有火星探測任務中技術難度最大、失敗概率最高的關鍵時刻。這一階段被稱爲“進入、下降和着陸”（EDL）階段，是名副其實的“黑色七分鐘”。

回顧世界各國的火星探測歷史，我們發現，安全着陸在火星表面主要通過3種方式來實現：

第一種方式是氣囊緩衝。這種方式適用於輕質量着陸器的登陸，當着陸器在火星表面着陸前，包裹着陸器的氣囊充氣展開，通過氣囊在火星上的彈跳逐步降低高度，實現成功着陸。1996年12月4日發射的探路者號火星車就是採用氣囊緩衝方式，成功着陸至火星表面，初步驗證了進入火星大氣、減速和着陸緩衝全過程的可行性；2003年6月和7月分別發射的勇氣號與機遇號這對“孿生”火星車，使氣囊緩衝着陸的方式得到了充分驗證，成功實現了對火星表面較大範圍的巡視。

勇氣號和機遇號火星車採用氣囊緩衝方式，成功着陸在火星表面

第二種方式是着陸支架緩衝。2007年8月4日發射的鳳凰號着陸器比機遇號和勇氣號火星車的質量更重，如果依靠降落傘和安全氣囊着陸，則需使用更大面積的降落傘和體積更大的氣囊，但這會擠佔所搭載的科學儀器的重量。因此，鳳凰號採用了火箭反推和着陸支架緩衝的方式，實現在火星北極地區的安全着陸。

鳳凰號着陸器利用反推火箭實現動力減速，這種方式適用於較重着陸器的着陸，同時可準確選擇着陸點

第三種方式是空中吊車着陸。這種方式適用於大質量着陸器的登陸，2011年美國發射的好奇號火星車首次採用這種技術並獲得成功。好奇號以每小時2萬公里高速進入火星大氣層，火星車被裝載在盾形的熱保護罩中，保護罩可以經受高溫燒蝕和隔熱防護，確保火星車穿越火星大氣層時不會被燒燬。當探測器距離火星表面11千米高度時，先打開巨大的降落傘降低飛行速度，24秒之後，熱保護罩脫離。當探測器下降到1.4千米高度時，背殼分離，探測器上的八臺制動火箭點火，通過火箭反推將下降速度從每秒80米減速至每秒0.75米。當探測器距離火星表面20米高度時，着陸器在空中“懸停”，空中吊車釋放出尼龍繩，將“好奇”號火星車從着陸器上吊運到火星表面，實現着陸。

好奇號火星車是一個功能齊全的移動科學實驗室，相當於地球上配備多種分析手段的巖礦分析實驗室。好奇號重3.6噸，耗資26億美元，全部採用核能發電，是世界首個沒有太陽能電池板的深空探測器。

空中吊車釋放出尼龍繩，將好奇號火星車吊運到火星表面

對於20年後的載人登陸火星來說，需要運送到火星表面的登陸艙質量更重，不僅需要強大的熱保護罩，還需要非常大面積的降落傘，並且把反推火箭動力減速和空中吊車等手段統統用上，實現多種着陸手段的“混搭”，才能確保航天員安全登陸火星表面。目前，作爲星座計劃核心的戰神號貨運火箭、載人火箭、獵戶座載人飛船均已成功試飛，具備了載人登陸月球、小行星和火星的大部分功能。

登陸火星需要熱保護罩、大降落傘、反推火箭、空中吊車等多種技術手段混搭，才能確保航天員安全登陸火星表面

2、火星航天服

航天服是保障航天員生命安全和工作能力的個人密閉裝備，用於保護航天員在真空或稀薄大氣、劇烈溫差、強烈太陽風和宇宙射線、微隕石撞擊等地外天體表面環境中安全生存。人體血液中含有氮氣，在真空中的體積會膨脹。如果不穿加壓的密封航天服，航天員因體內外壓差懸殊危及生命。登陸月球和火星表面的艙外用航天服還具有氧氣供應、溫度等設施，保障航天員出艙活動和實現天體表面考察。

火星宇航服是電影《火星救援》的重要道具，劇組在調研中發現NASA正在研製的火星宇航服非常巨大，而且十分笨重。演員們穿上這樣的宇航服將很難拍攝。恰好導演斯科特在影片《普羅米修斯》中也用過宇航服，就把相應的宇航服設計沿用到《火星救援》。

最終，電影呈現的火星宇航服參考了NASA設計的原版宇航服，並增加了更多實用功能，顯得更加具有觀賞性。劇組共製作15套宇航服，分別供6位航天員穿着。

火星表面環境十分嚴酷，非常寒冷且空氣稀薄。航天員在火星上進行科學考察和建站任務時，必須穿戴着十分厚重的宇航服。真實的宇航服相當於一套完整的生命保障系統，功能強大，是航天員的救命必備物。NASA目前正在研製火星宇航服，利用火星探測器獲得的火星環境參數，設計出適應火星環境和適合載人火星任務的宇航服。

真實的宇航服上不會有任何飾品，一切都將服務於保障航天員生命安全的目的。宇航服包括關節、手套、頭盔、氧氣系統、水循環系統、散熱系統、通信系統、電子系統等。爲避免火星瀰漫的塵土影響航天員和登陸艙的運作，NASA正在設計可以讓航天員從背部脫離的宇航服，航天員進入登陸艙後，宇航服將被留在艙外，避免將塵土帶入艙內，危害航天員健康。

3. 探路者號火星車

電影《火星救援》中，被遺棄在火星上的馬克爲了與地面取得聯繫，找到之前任務遺棄的探路者號火星車，重新與地面取得聯繫，成功把他仍然存活的信息傳回地球。影片中的火星車相當強大，不僅能翻山越嶺，還能裝載各種大型器具，應對各種突發狀況，甚至還可以外接帳篷，以擴大內部空間。

現實中的火星車功能沒有電影中這麼強大，但歷史上還真的有過這麼一輛火星車。1997年7月4日，火星探路者號（Mars Pathfinder）進入火星大氣層，由降落傘進行減速後飄向火星表面，在着陸前數秒鐘打開9個巨大的保護氣囊，經過一番彈跳翻滾後停了下來。氣囊放氣後，釋放出一個火星表面着陸器和一輛索傑納號火星車，這也是人類歷史上登陸火星的第一輛火星車。

真實的探路者號火星車重10公斤，有6個輪子，其行進路線是事先設定好的。最快的行駛速度也僅爲每分鐘60釐米，比蝸牛爬行快不了多少。探路者號在着陸點西南部發現了火星山谷中曾經有過多次洪水暴發，有許多圓形和橢圓形的鵝卵石，說明經過水流的長期衝擊。

4. 火星發電站

火星上沒有加油站，載人飛船和火星車都需要太陽能電池作爲能源。影片中的赫密斯號飛船就是用太陽能電池發電提供能源，馬克也多次用太陽能電池爲火星車充電，進行長途驅車旅行。

現實中，我們頭頂的國際空間站擁有一套強大的太陽能發電系統。電力越充分，越可以開展多種操作和實驗，並降低某套系統故障帶來的危險。NASA研製中的獵戶座號載人飛船，也將採用太陽能電池發電的方式提供能源。

萬一遇到火星上天氣不好怎麼辦呢？爲了能在火星上生存，需要絕對可靠又耐用的電力來源，同位素溫差電池是一個現實的選擇。

同位素溫差電池實際上是一個小型的核反應堆。放射性同位素在衰變過程會產生大量熱能，同位素溫差電池就是這些熱能轉換成電能的發電系統。影片中，爲了避免放射性輻射外泄，馬克將這玩意安裝在遠離居住艙的位置。

現實中，NASA 使用同位素溫差電池已經超過40年，在20多次太空探索任務中使用過，包括好奇號火星車、新視野號冥王星探測器、以及未來的火星2020任務等。“新視野”號同位素溫差電池內裝10.9千克二氧化鈈，利用其中的鈈-238衰變時釋放熱量，通過溫差發電爲航天器提供穩定電力供應。

爲了避免放射性物質泄漏污染太空，真實的同位素溫差電池都用多層十分堅固的材料密封包裝，即便發生飛船爆炸等災難性事故，也不會產生一絲裂痕。由於同位素溫差電池放釋放的是α射線，無法穿透衣物或皮膚，所以這些放射性也不會對人體產生危害。

四、往返火星500天

影片中，馬克準備出發返回地球時，因電鑽操作失誤，探路者號火星車被電流燒壞，他與地面失去聯繫。爲與地面建立聯繫，馬克必須繼續駕駛火星車抵達此前先期登陸的戰神4號返回艙。 旅途中，一場沙塵暴即將在火星上生成，將嚴重影響火星車上太陽能電池的發電效率，拖延火星車的行程。馬克能及時抵達戰神4號的返回艙嗎？地面控制中心的專家們進行了緊張的磋商。

電影中的這個情節，一方面說明，在載人登陸火星的任務中，應隨時隨地保持與地面控制中心之間的通信，獲得地面支援。另一方面也說明，若在火星上尋找到一個適宜的着陸點，不管是無人的火星探索任務，還是載人登陸火星，歷次任務的着陸點應儘量靠近，使每一次任務送抵火星的設備資源得到充分利用、彼此支援。

影片中，已經撤離的戰神3號航天員乘組，在得知馬克仍然活着的消息後，隊員們都自願接受任務，延長500天的飛行時間，不返回地球，直接繞地球彈射回火星，接回隊友。 這裏涉及到的一個科學場景是，爲什麼往返火星需要500天？

由於地球和火星都是運動的天體，所以從地球出發的火星探測器並非任何時候都可以發射，而是每隔2年零2個月（780天）纔有一次發射機會，這樣的發射機會稱爲發射窗口。也就是說，火星探測器的發射窗口每隔26個月纔會打開一次。這是因爲每隔780天，太陽、地球、火星就會排列成一條直線，稱爲火星衝，此時是發射火星探測器的好機會。

爲研究航天員在奔赴火星的旅途中，長期密閉環境對乘組健康狀態及工作能力的影響，特別是超長時間飛行、完全自主控制、資源有限、無法實施身體及心理治療、火星表面出艙活動等條件下的人體生理和心理狀態。俄羅斯聯合多國科學家於2010年6月3日展開爲期520天的登陸火星模擬實驗，在人類歷史上首次模擬登陸火星航天飛行往返任務的全過程。

載人登陸火星往返需要500天，如何克服旅途的寂寞、恐懼和疾病，需要在地面開展大量試驗。圖爲俄羅斯開展的“火星-500”生存試驗

封閉試驗分爲三個部分：前250天爲飛船發射和試驗飛往火星的旅途、中間30天試驗登陸火星、最後240天試驗從火星返回地球。在試驗階段，全部志願者的生活和工作僅限於實體模型航天器，所需資源要求一次裝備到位。志願者不能和外部直接交流，若透過互聯網交流會有20分鐘延遲。飛船完全自主控制，醫學救助通過遙控操作技術實現。包括中國航天員王躍在內的6名志願者經歷了從火箭發射、行星際旅行、火星登陸到返回地球的全過程。

火箭發射架能重複利用嗎?

火箭發射架是重複利用的，它是固定在一個地方的，發射架用特殊材料製成，耐高溫，除非是強烈衝撞，一般情況下，經過檢修後可以重複使用！ 而火箭是一次性的！

戰神一號運載火箭的作途是什麼？

戰神一號運載火箭爲美國國家航空航天局在星座計劃中所研製的載人太空載具。美國航天暨太空總署將使用戰神一號運載火箭發射獵戶座太空船，將於2010年航天飛機退役後接替其載人任務。

戰神一號運載火箭之前被認爲是載人太空載具，而戰神五號運載火箭在星座計劃中則是提供戰神一號運載火箭補給的載貨太空載具。戰神一號及五號運載火箭以希臘神話中的戰神命名，等同於羅馬神話的馬斯神。2009年10月，戰神一號的亞軌道測試版，戰神I-X火箭進行測試飛行，目前，火箭發射因爲天氣原因延後。

戰神一號運載火箭在星座計劃中屬運送機組員的載人太空載具。不同於航天飛機是人貨混合同時發射的太空載具，於星座計劃中戰神一號及五號運載火箭將分別載人及載貨分兩次發射。分兩次發射可預留較多特殊設計的空間，完成不同目的的任務。

戰神一號運載火箭主要設計爲發射獵戶座太空船的火箭，獵戶座太空船爲膠囊式的載人太空船，可將太空人運送到國際太空站、月球甚至是火星。

戰神一號運載火箭是怎麼設計的？

第一節

戰神一號運載火箭的第一節爲可重複發射的固態輔助火箭，較航天飛機的固態輔助火箭(SRB)爲大。航天飛機的輔助火箭爲四段式，戰神一號運載火箭則有五段，推力較大且推進時間也較久。

其他修改如將移除聯結航天飛機外部燃料槽(ET)的支架也將固態輔助火箭的鼻錐改爲承接第二節的液體燃料槽，改良後的火箭將於聯結處裝備固態燃料分離引擎，於第二節引擎點火前將一二節分離。

第二節

戰神一號運載火箭的第二節推進動力是J-2X火箭引擎，燃料是液態氫及液態氧(LOx)。在2007年7月16日,美國國家航空航天局宣佈由洛克達因爲J-2X火箭引擎的地面測試和試驗飛行的公司，也是唯一一家簽署J-2X引擎的公司。

原本美國國家航空航天局打算使用航天飛機主引擎當第二節，但由於價格高昂(每顆引擎$5.5-6千萬美元),如果重新設計引擎，也要經過地面及真空測試;再者，第二節是不可重複使用的，所以決定使用J-2X火箭引擎，最重要的是其價格低廉(每顆引擎$2千萬美元),而且只要改良，不必重新研發。

雖然J-2X火箭引擎是從現有的引擎改良，燃料供應系統卻是全然新的。原先計劃由航天飛機外燃料槽的內部結構進行修改，以"內槽"的方式分開燃料槽及氧化劑槽。最後使用阿波羅時期的概念，並不用內槽結構來減輕重量，而是在兩個槽間以隔壁隔開。

現今的設計，使用簡約的方式增加推進劑容量:以隔板隔開的燃料槽可裝載297,900磅(約135噸)。較重的燃料可降低第二節引擎點火時的瞬間加速度，僅0.6G。

第二節的頂端將裝配載人的獵戶座太空船，下發也裝設有類似農神一B運載火箭及農神五號運載火箭的推進系統，能在火箭飛行時控制第一及第二節的翻滾。

戰神一號運載火箭的第二節也和航天飛機的外部燃料槽使用相同的泡綿絕緣體，可隔絕低溫推進劑受熱，且肯尼迪航天中心的氣候潮溼，同樣的絕緣材料也用在哥倫比亞號航天飛機上，但被絕緣材料的破片擊中，造成返航時燒燬，然而戰神一號運載火箭不會有此危險。

在2007年8月28日,美國國家航空航天局宣佈與波音公司簽約設計戰神一號運載火箭的上面級。上面節將由美國國家航空航天局的密喬零件裝配廠負責製造，即現今幫美國國家航空航天局製造航天飛機液態氫/液態氧燃料槽的一個裝配廠。此裝配廠在1960年代即建造農神五號運載火箭的S-IC節，當時屬於波音公司的廠房。

戰神火箭系列運載火箭的命名由來

取自美國的科幻小說,當時的構想(相當於戰神五號運載火箭),第一節:兩支四段式固態輔助火箭配上三顆航天飛機主引擎;第二節:一顆RL-10火箭引擎。由於書中取名爲戰神,所以就使用此名稱。

戰神系列運載火箭簡介

戰神一號運載火箭

戰神一號運載火箭的裝配圖主條目：戰神一號運載火箭

戰神一號運載火箭是一兩節式的運載火箭,第一節使用的是五段式固態運載火箭,第二節使用的是J-2X火箭引擎,燃料爲液態氫/液態氧。未來將運載獵戶座太空船至國際太空站或月球。

戰神四號運載火箭

主條目：戰神四號運載火箭

戰神四號運載火箭與戰神五號運載火箭類似,只是運送的性質不同。

戰神五號運載火箭

主條目：戰神五號運載火箭

戰神五號運載火箭的輔助火箭爲兩枚五段式的固態輔助火箭,第一節使用五顆RS-68火箭引擎,第二節則爲J-2X火箭引擎,第一及第二節皆以液態氫/液態氧爲燃料。

未來展望

目前美國國家航空空暨太空總署將戰神系列運載火箭定位在中程太空探索發展計劃,主旨是藉由此係列運載火箭建立中繼站(月球基地),成爲到達火星的跳板。

美國戰神I-X火箭發射按計劃墜入大西洋

北京時間10月28日23時30分，美國航天局“戰神1-X”火箭在佛羅里達州肯尼迪航天中心39B發射臺點火升空。這是美國首次對下一代運載火箭進行飛行測試，主要任務是收集飛行數據。

“戰神1-X”火箭是爲了代替航天飛機而開發的新一代載人火箭“戰神1(Ares1)”的實驗火箭，將成美國重返月球航天器之一。原定於美國東部時間27日8時(北京時間20時)發射，但因天氣條件不佳，不得不推遲到今天發射。

升空約兩分鐘後，“戰神I-X”飛行至距地面約39.6公里處，其第一級與第二級發生分離。隨後按照預定計劃，前者在降落傘的協助下落入大西洋，並被回收用於分析研究；後者和模擬載荷在內的火箭其餘部分在不受控狀態下墜入大西洋。

“戰神I-X”火箭重800多噸，高約100米，超過了美國自由女神像。在測試過程中，上面安裝的700多個高清晰傳感器，不斷向地面控制中心傳輸火箭飛行過程中的參數數據。美國航天局將對這些數據進行分析。

“戰神”系列火箭、“奧賴恩”載人航天器及“牽牛星”月球登陸器是美國“新太空探索計劃”的三大支柱。宇航員將乘坐“奧賴恩”飛往國際空間站，隨後乘坐“牽牛星”登陸月球，完成任務後返回“奧賴恩”，並乘坐“奧賴恩”返回地球。

根據布什時期制定的這一計劃，美國現有的航天飛機將於2010年全部退役，“奧賴恩”以及“戰神”火箭最早將於2015年接棒進行載人航天活動。但奧巴馬上臺後，對計劃進行重新審查，“奧賴恩”及“戰神”的前途仍存變數。

戰神一號運載火箭在發射過程中遇到了什麼問題？

在2007年1月4日,美國國家航空航天局宣佈戰神一號運載火箭的系統和設備之設計全面再次檢閱,這次的檢閱是建造戰神一號運載火箭第一個重要的里程碑?

在2007年整年,美國國家航空航天局打算改進戰神一號運載火箭的部分設計,但少部分的設計之修改時間則延至2009年;2008年即開始進行品質測試和具體改良的工作,預估在2012年首次進行實際(有載人)發射的測試?在2009年底,所有的火箭設計將結束,並在2011年6月進行測試(無載人)?

發展瓶頸

在2008年1月,美國國家航空航天局發現戰神一號運載火箭的第一節固態運載火箭在剛飛行的一分鐘發生劇烈的振動,足以使整臺運載火箭達到危險的狀態?多次的加速度將此振動的頻率更加頻繁,造成振動的原因是第一節火箭內部的氣流擾動?

美國國家航空航天局的官方早在2007年即瞭解到此問題,在2008年3月試着以減少運載火箭的壓力來解決?

美國國家航空航天局承認此問題非常嚴重,五節中有四節可能有問題,但美國國家航空航天局也有信心此問題,因爲過去有很多成功解決的例子?美國國家航空航天局也勾勒出這種全新的運輸系統,因爲早期的阿波羅號或航天飛機在改進的地方也遇上一些瓶頸,但總能化險爲夷,邁向成功之路?

評價

戰神一號運載火箭的構造曾被遭到某些主張的批評?

第一,製造酬載二十五噸級的火箭,可能被認爲與現存的火箭公司競爭,如三角洲四號重型運載火箭,改進現行火箭的安全性並減少花費的提議也受到討論,能減少研發金費,並以先前的技術延伸,應能達成較高的成功率?

美國國家航太暨太空總署的企劃團隊精選了一些戰神一號運載火箭的反對意見,並評估較擎天神系列運載火箭或德爾塔系列運載火箭安全兩倍的設計?於2007年中旬,報道指出來自國會的壓力將取消航天飛機的發射並以擎天神及三角洲運載火箭取代?

第二,美國國家航太暨太空總署所選擇的火箭結構需進行兩項引擎改良計劃-分別爲需30億美元研發經費的第一節五段式固態火箭及12億美元研發經費的J-2X引擎?

其它多餘的花費用在長遠的改良計劃和增加發射任務的安全性及較無功用的硬件設施去除,因爲部分零件在航天飛機上是有好處的,但是用到戰神系列運載火箭卻形成累贅?事實上,批評者認爲除了除去航天飛機主引擎和四段式固態輔助火箭,新火箭的結構也應移除有關航天飛機的部分零件?

第三,當今科技可能無法使計劃中的火箭箭身穩定飛行,細長的結構造成前端的空氣阻力極大,尾端也會產生紊亂的震波?所以,戰神一號運載火箭將會來回擺動讓火箭箭身能以最穩定的狀態飛行?

航天飛機其固態輔助火箭之推力向量控制系統也可以持續地應負飛行中不穩定的狀態,有效地減少火箭箭體不斷轉向(機械動作)的負擔,另外,美國國家航空航天局開始處理風切現象的問題?

第四,各種造成戰神一號運載火箭晚於表定時間的因素如預算壓力及工程和科技的瓶頸,都有可能造成航天飛機除役到戰神一號運載火箭首次發射間空窗期擴大?於2007年下半年,預定首度飛行將是航天飛機除役後五年的2015年?

第五,運載能力的質量降低是因爲美國國家航空航天局縮小戰神一號運載火箭的大小重量甚至是把獵戶座太空船多餘的安全逃脫火箭去除,獵戶座太空船即位於戰神一號運載火箭的頂端?

爲了不影響現在航天飛機的發射底座,戰神一號運載火箭的底座就極爲棘手,不得已只能先做出戰神一號運載火箭的各部分零件(例如五段式固態運載火箭和J-2X火箭引擎),戰神五號運載火箭也只能如此,將所有零件完成卻無法組裝的窘境,評論家也預測如果行程表持續的延後,造成最後需加緊趕工而使航天飛機退役有重大的停擺,正如同航天飛機和農神五號交接的時候的大量財力耗損,如果再次重演,將使戰神五號運載火箭的建造完成日遙遙無期?

戰神一號運載火箭的設計歷史是怎樣的？

戰神一號運載火箭和戰神五號運載火箭這兩款運載火箭顯現出美國國家航空航天局的工程概念?戰神一號運載火箭將配有一支五段式的固態火箭(非航天飛機的四段式固態輔助火箭),第二節長度較第一節短?

增進運輸系統計劃書

洛克希德馬丁公司於1995年和馬歇爾太空飛行中心簽約增進運輸系統計劃書,其執行綱要概述一些類似戰神一號運載火箭的太空運載工具,液體燃料的第二節位於大型固態火箭之上,並考慮在邊變更型的第二節使用J-2S及航天飛機主引擎引擎?

探測系統建造計劃書

2004年1月,在布什總統宣佈太空探索的願景後,於2005年4月29日授予美國國家航太暨太空總署一份探測系統建造計劃書表示:以最高標準建造能達到月球或火星的載人及載物之太空運載工具,並能達到載人的標準及能往返於國際太空站及地球間?爲了研製能夠維持人類機能及易於操縱的探測月球設備,必須確認相關關鍵技術及增進各項探測系統?

火箭動力系統的建造

美國國家航太暨太空總署計劃以航天飛機現有的設備來建造戰神一號運載火箭?起先要使用航天飛機的四段式固態輔助火箭(SRB)做爲第一節,並以一顆航天飛機主引擎爲第二節?載貨的火箭則與原設計相同,將使用五段式的固態輔助火箭,而末端節使用一顆航天飛機主發動機?

雖然戰神一號運載火箭在初步憑估後可以成功的作爲運載火箭,但進一步模擬測試發現四段式的第一節固態運載火箭可能無法負擔獵戶座太空船的酬載重量;所以在2006年1月,美國國家航空航天局宣佈將減少獵戶座太空船的大小,並改用五段式之第一節固態運載火箭,第二節運載火箭引擎也從一顆航天飛機主引擎(SSME)改爲阿波羅改良版的J-2X火箭引擎?

從四段式固態運載火箭轉變爲五段式固態運載火箭讓美國國家航空航天局可以達到與計劃書相同的要求(雖然固態運載火箭的段數也可用其它數量),但選用五段式固態運載火箭主要原因是要配合J-2X火箭引擎?

一顆要價大約2-2.5千萬美元的J-2X火箭引擎,只需結構複雜航天飛機主引擎的一半價格(5.5千萬美元)?J-2X火箭引擎不像航天飛機主引擎只能在地面(非真空)點火,J-2X火箭引擎可在地面或接近真空的狀態下點燃?

這種特殊的空氣動力學原理在農神五號的S-IVB節即被使用,當時的火箭引擎是J-2火箭引擎,這顆火箭引擎將阿波羅太空船送上月球?在另一方面,航天飛機主引擎只要經過廣泛的改良及測試,也可以在真空中產生動力(如果戰神一號運載火箭可以精確進入飛行軌道和獵戶座太空船預備有足夠的燃料時),如果航天飛機主引擎可以在接近真空的狀態下點燃,即可在太空中重複點燃?美國國家航空航天局此項測試並未在地面抽真空實際執行,而是在1988年STS-26以前太空中的主引擎測試短暫點燃航天飛機主引擎?

美國國家航太暨太空總署宣佈ATKThiokol公司將建造戰神一號運載火箭的第一節固態運載火箭,目前則爲航天飛機建造固態輔助火箭?ATK也標下戰神一號運載火箭的末端節建造工程?

洛克達因公司旗下的派翠特&懷特尼公司(正式的說法是火箭威爾公司和波音北美公司旗下的公司),是主要製作J-2X火箭引擎的次承包商,合約內容包括測試J-2X火箭引擎等項目,測試地點在阿拉巴馬州的罕茨維爾的南方?

2007年1月4日,美國國家航太暨太空總署宣佈戰神一號運載火箭完成系統標準測試,是繼航天飛機後的第一個通過測試的載人太空載具,此測試爲設計過程中重要的里程碑,並確保戰神一號運載火箭完成星座計劃中重要的一環?

美國國家航太暨太空總署也宣佈燃料槽的新設計,並不以航天飛機外部燃料槽的內槽技術分開液態氫槽及液態氧槽,而是用類似農神五號的S-II及S-IVB節的隔板將兩槽分開,藉此可使第二節較短且輕,且免去設計第二節及獵戶座太空船連結處所必須承受太空船的重量?

2007年12月12日,美國國家航太暨太空總署宣佈由波音公司提供及裝配戰神一號運載火箭的控制系統?

美國的“戰神”火箭是幹什麼的？

戰神火箭系列運載火箭 戰神系列運載火箭 戰神系列運載火箭 包含戰神一號、戰神四號和戰神五號運載火箭,爲美國於2010年航天飛機除役後接替發射任務的火箭,戰神一號運載火箭屬載人性質,計劃酬載獵戶座太空船運送太空人;其他兩者爲載物火箭計劃酬載登月小艇等設備。 計劃緣由 戰神系列運載火箭是實行2004年美國總統布什的重返月球的演說,美國國家航空航天局經過多次的擬定和修改部分計劃逐漸讓重返月球的登月小艇及指揮艙與實際狀況相符,整個計劃稱爲星座計劃(Project Constellation),預計戰神一號運載火箭將於2011年進行測試。 命名由來 取自美國的科幻小說,當時的構想(相當於戰神五號運載火箭),第一節:兩支四段式固態輔助火箭配上三顆航天飛機主引擎;第二節:一顆RL-10火箭引擎。由於書中取名爲戰神,所以就使用此名稱。 戰神系列運載火箭簡介 戰神一號運載火箭 戰神一號運載火箭的裝配圖主條目：戰神一號運載火箭 戰神一號運載火箭是一兩節式的運載火箭,第一節使用的是五段式固態運載火箭,第二節使用的是J-2X火箭引擎,燃料爲液態氫/液態氧。未來將運載獵戶座太空船至國際太空站或月球。 戰神四號運載火箭 主條目：戰神四號運載火箭 戰神四號運載火箭與戰神五號運載火箭類似,只是運送的性質不同。 戰神五號運載火箭 主條目：戰神五號運載火箭 戰神五號運載火箭的輔助火箭爲兩枚五段式的固態輔助火箭,第一節使用五顆RS-68火箭引擎,第二節則爲J-2X火箭引擎,第一及第二節皆以液態氫/液態氧爲燃料。 未來展望 目前美國國家航空空暨太空總署將戰神系列運載火箭定位在中程太空探索發展計劃,主旨是藉由此係列運載火箭建立中繼站(月球基地),成爲到達火星的跳板。

“戰神1號”是什麼類型的火箭？

戰神1號 爲兩級載人航天覆合燃料火箭

戰神一號運載火箭的第一節爲可重複發射的固態輔助火箭

戰神一號運載火箭的第二節推進動力是J-2X火箭引擎,燃料是液態氫及液態氧

獵戶座飛船的其他型號

戰神系列火箭新發動機

美國宇航局新一代載人航天系統“獵戶座”被稱爲“吃了類固醇的阿波羅”，因爲它與美國航天項目初期的阿波羅飛船十分相似。這種相似並不是都在表面；“戰神1號”和“戰神5號”運載火箭的上面級由J-2發動機的改進型驅動。J-2發動機曾是“阿波羅”項目“土星1號”和“土星5號”的動力系統。在這張照片中，稱爲J-2X的新發動機核心組件準備在位於密西西比州聖路易灣市附近的美宇航局斯坦尼斯航天中心進行測試。

獵戶座飛船

“星座”計劃中的“獵戶座”飛船外觀看上去同阿波羅飛船一樣，但實際上前者比後者大的多。飛赴月球的“阿波羅”飛船攜帶3名宇航員，“獵戶座”飛船則可以裝載6名宇航員。在這張照片中，“獵戶座”飛船模型正被運到弗吉尼亞州漢普頓市美宇航局蘭利研究中心的飛機庫。

“戰神”火箭末級模型

戰神”火箭將於明年進行首次試飛。這次試飛代號爲“戰神I-X”，將涉及“戰神”火箭的末級模型。在這張照片中，美宇航局格倫研究中心的技術人員正在調試“戰神”火箭的末級模型片斷。

“戰神”火箭末級模擬器片段

美宇航局肯尼迪航天中心飛行器裝配大樓裏面的“末級模擬器”片段，它們將用在定於明年進行的“戰神I-X”試飛中。按照初步計劃，“戰神1號”火箭將會把宇航員送入國際空間站，而“戰神5號”則承擔着將宇航員和設備送上月球、近地小行星甚至是火星的重任。

戰神1號

“戰神1號”有一個逃逸塔，一旦出現緊急情況，逃逸塔會把“獵戶座”飛船同“戰神”火箭脫離，這樣，發射任務也就流產。在這張照片中，美國武器與航天系統公司Alliant Techsystems的技術人員正在猶他州普瑞蒙特瑞試驗支架上檢查一個應急分離火箭發動機。

“戰神5號”火箭模型風洞測試

“戰神5號”火箭比當前的航天飛機高出一截，將使用液態燃料發動機和兩個固體火箭發動機，這一配置同航天飛機相似。在這張照片中，技術人員正在位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天中心進行“戰神5號”火箭模型的風洞測試。測試結果表明零部件周圍的氣流是聲音速度的4.5倍。

“戰神5號”兩級火箭分離

在這張概念設計圖中，“戰神5號”重型火箭的第一級和第二級在發射後分離。照片是根據阿波羅計劃早期照片和影片繪製的。

獵戶座飛船試飛

這張概念設計圖顯示的是試飛失敗後的“獵戶座”飛船，兩個降落傘緩緩把“獵戶座”降至新墨西哥州白沙導彈試驗場，“獵戶座”飛船的試飛可能在此進行。

9.獵戶座飛船氣囊系統

隨着“星座”計劃從概念走向開發階段，美宇航局因爲預算和物理學等因素作出許多改變。根據最初的計劃，“獵戶座”飛船將返回地球，在陸地着陸，就像俄羅斯“聯盟”號飛船一樣。但是，返航着陸所需要的氣囊系統的重量對“獵戶座”飛船是個巨大負擔，所以，美宇航局現正在集中研究實施類似阿波羅飛船那樣的海上濺落。

獵鷹1號

隨着美宇航局航天飛機退役日期日益臨近，如何將宇航員和設備送入國際空間站變得愈加緊迫。屆時，俄羅斯“聯盟”號飛船將是載送人員往返於國際空間站的唯一飛行器，歐洲航天局一直在開發貨運飛船，日本航天機構也啓動了這方面的研究計劃。美宇航局還將依賴於兩個私營公司向太空運送貨物，它們分別是總部設在加州霍桑的空間探索技術公司(簡稱SpaceX)和總部設在弗吉尼亞州杜勒斯的軌道科學公司。這張示意圖是空間探索技術公司發射“獵鷹1號”的演示飛行。“獵鷹1號”爲單引擎火箭，是9個引擎的火箭“獵鷹9號”雛形，將用於向國際空間站運送貨物。

獵鷹9號

空間探索技術公司在得克薩斯州麥格雷戈測試9個引擎的發射系統“獵鷹9號”。該公司計劃在2009年從佛羅里達州首次試射“獵鷹9號”火箭。空間探索技術公司還希望通過“獵鷹9號”火箭將宇航員送入國際空間站，但美宇航局並未與該公司簽署資助其開發人員運輸能力的協議。

登陸火星難在何處？

一、20年後的火星世界，二、火箭與飛船1.地火運輸的戰神號火箭2. 星際航行中的家——載人飛船，三、登陸火星1. 登陸火星的三種途徑2、火星航天服3. 探路者號火星車4. 火星發電站，四、往返火星500天

一、20年後的火星世界

科幻是基於科學現實的未來展望。10月2日，好萊塢年度科幻大片《火星救援》在北美上映，真地展現了20年後人類登陸火星的場景。作爲太陽系八大行星之一，人類爲何對火星情有獨鍾？

縱觀太陽系演化歷史，我們發現人類的命運其實十分脆弱，面臨地震和海嘯、火山爆發、小天體撞擊、地球磁極倒轉、超級太陽風暴等重大災難，這些災難甚至可能導致地球生命大滅絕。因此，人類必須有足夠的危機感和緊迫感，在滅頂之災來臨前，找到可以延續人類火種的避難所。

由於航天運輸能力的，人類還無法飛出太陽系。而在太陽系內，只有火星的自然環境與地球最相似，是人類移居外星球的首選目標。人類迄今已開展42次火星探測，1996年以來就已發射11顆探測器，取得大量探測資料。火星已成爲除地球外人類認識程度最高的行星，甚至超過人類已經登陸過的月球。

實現人類首次登月讓美國在空間爭霸中擊敗對手，自最後一次阿波羅登月至今已過去43年。載人航天被長期在地球軌道，這種狀態已經到了必須改變的時刻。未來，NASA將逐步退出低軌道航天飛行和商業發射，把這些任務承包給民營企業，激活民間熱情並顯著降低發射成本。將集中力量發展月球以及更遠的深空探測，載人登陸火星就是其中的首要目標。如今的載人航天已經到了突破地球引力束縛，爲實現載人登陸火星而努力的關鍵階段。

載人登陸火星不僅需要豐富的知識積累、堅實的技術儲備、專業全面的人才隊伍，還需要合適的氣候和支持。美國人對火星懷有濃厚興趣，NASA的火星任務一直得到民衆支持。美國火星任務的成功率達70%，21次任務中17次獲得成功。特別是本世紀的火星任務全部成功。作爲一個鼓勵冒險、創新和探索精神的移家，實現人類首次登陸火星的目標在美國無疑具有強大的號召力。

不管是載人重返月球還是載人登小行星，瞄準的都是實現載人登火星，只是實現途徑不同而已。基於對科學發展戰略的認識，我們不妨作一個大膽的預測，人類將在未來20年內（2035年前）首次踏上火星表面，航天員乘組可能是美國人或美國牽頭的國際合作小組。而後人類將朝着建立火星前哨站、改造火星環境、火星移民的長遠目標逐步邁進。

2013年，荷蘭一傢俬人公司曾推出火星移民計劃，將挑選兩男兩女於2023年登陸火星並定居，多位華裔入選100人候選名單。但用單程票前往火星的冒險行爲只是一種商業炒作，真正的載人登陸火星必須是往返雙程，使航天員到火星後還有機會返回。

相較之下，《火星救援》是一部具有超強現實感的硬科幻大片，具有堅實的科學基礎，其中幻想的成分很少，真實模擬了NASA將要實施的載人火星旅行。

《火星救援》整個故事發生的時間，以及探索火星採用的技術手段，很多是根據NASA的載人登陸火星計劃演化而來的。影片中用到了大量NASA正在研發或已真實應用於太空探索的高技術裝備。在觀看電影的過程中，你將看到大量的火星科學常識和尖端的航天技術，你會被這些觸手可及的未來深深打動，因此，觀看科幻大片的過程也是一次科學傳播的盛宴。

隨着科技的發展，太空科幻作品與現實航天科技的界線越來越模糊，昨天曾經暢想的太空科幻，已在今日成爲現實。與超炫超玄的《星際穿越》相比，《火星救援》裏沒有令腦缺氧的天體物理公式，只有一個被遺棄的太空農夫，在荒蕪寂靜的火星上種他的土豆。

二、火箭與飛船

1.地火運輸的戰神號火箭

《火星救援》影片中出現過三種火箭，分別是NASA的戰神3號和戰神4號火箭，以及中國的太陽神重型火箭。航天員飛往火星搭載的是戰神3號火箭，而馬克爲了返回地球，需要在火星上長途跋涉3200公里，找到的是戰神4號火箭的返回艙。戰神4號之前已經着陸到火星上，馬克要在適當的節點把自己發射升空，與在太空中等候他的戰神3號隊員匯合，然後返回地球。

在現實中，戰神系列火箭是NASA正在研製的新一代運載火箭，包括載人火箭和貨運火箭兩種類型，主要用於載人重返月球和載人登陸火星的航天飛行，這也是以載人重返月球和建立月球基地爲目標的星座計劃主要任務之一。2009年，星座計劃被取消，但戰神系列火箭和載人飛船的研製任務得以保留。

其中，戰神1號運載火箭是星座計劃中負責運送航天員乘組的載人火箭。火箭直徑5.5 米、高94 米，分兩級點火，其中第一級爲固體燃料發動機，第二級爲液氫液氧燃料發動機。近地軌道運載能力爲有效載荷25噸。作爲載人火箭，戰神1號具有高安全性、高可靠性，以及相對較低的發射成本，主要用於將獵戶座號載人飛船發射到太空，與貨運飛船對接後飛往月球或火星。

2009年10月28日23時30分，爲實施重返月球計劃而研發的“戰神I-X”火箭美國佛羅里達州在肯尼迪航天中心39B發射臺進行首次測試飛行，目的是收集飛行數據。火箭起飛重量816噸，最大推力1360噸，總飛行時間369秒，試驗獲得了成功。

戰神5號火箭是星座計劃中的貨運火箭。直徑8.40米、高度116米，同樣分兩級點火，均爲液氫液氧燃料發動機。在重返月球計劃中，戰神5號火箭運載牽牛星號登月艙和地球出發級，與戰神1號火箭運載的獵戶座載人飛船在地球軌道對接後，組合在一起飛向月球。戰神5號預計2018年首次發射。

在國內，隨着中國經濟實力逐漸增強，未來也將開展載人深空探測活動，研製新型載人火箭和重型運載火箭將是必然趨勢。影片顯示中國將在2030年試飛太陽神號重型運載火箭。不過，中國不太可能用太陽神來命名火箭，我們正在研製的火箭都屬於長征系列。

2. 星際航行中的家——載人飛船

在《火星救援》中，航天員乘組搭載赫密斯號載人飛船飛往火星。這一飛船的設計參考了正在研發中的獵戶座號載人飛船。NASA研發獵戶座號正是瞄準未來載人登陸月球和火星的目標。

獵戶座號是已經中止的星座計劃的重要組成部分，是一種用於替代航天飛機、可重複性使用的多用途乘員探索飛行器（Crew Exploration Vehicle，CEV）。每次可向國際空間站運送6名航天員，也可將4名航天員運送到月球上，經改裝甚至還可載人登陸火星。NASA探測系統任務委員會2006年8月31日宣佈，委託洛克希德.馬丁公司設計建造“獵戶座號”，合同總價值80億美元。首次飛行計劃不晚於2014年，首次飛往月球的時間不晚於2020年。2014年12月5日，獵戶座飛船首次不載人試飛成功，飛船繞地球飛行兩圈後回到地面。

登月飛船（六位航天員）和登火飛船（四位航天員）的區別

航天員人數和航天飛行時間是載人飛船設計的重要參數，直接影響載人深空探測任務的技術性能和總體規模。月球與地球的距離較近，登月飛船乘員人數一般按照六人設計；而火星與地球的距離太遠，鑑於火箭運載能力有限，載人登陸火星的飛船物資消耗太大，一般乘員人數爲四人。

三、登陸火星

1. 登陸火星的三種途徑

火星車或着陸器，要穿過火星大氣層才能“踏”上火星表面，這期間需要經歷驚心動魄、生死攸關的一幕。探測器從131千米的高空進入火星大氣，時速高達21000公里（每秒5.9公里），要在短短七分鐘的時間內，讓探測器的速度降至零，從而實現安全着陸。這也是所有火星探測任務中技術難度最大、失敗概率最高的關鍵時刻。這一階段被稱爲“進入、下降和着陸”（EDL）階段，是名副其實的“黑色七分鐘”。

回顧世界各國的火星探測歷史，我們發現，安全着陸在火星表面主要通過3種方式來實現：

第一種方式是氣囊緩衝。這種方式適用於輕質量着陸器的登陸，當着陸器在火星表面着陸前，包裹着陸器的氣囊充氣展開，通過氣囊在火星上的彈跳逐步降低高度，實現成功着陸。1996年12月4日發射的探路者號火星車就是採用氣囊緩衝方式，成功着陸至火星表面，初步驗證了進入火星大氣、減速和着陸緩衝全過程的可行性；2003年6月和7月分別發射的勇氣號與機遇號這對“孿生”火星車，使氣囊緩衝着陸的方式得到了充分驗證，成功實現了對火星表面較大範圍的巡視。

勇氣號和機遇號火星車採用氣囊緩衝方式，成功着陸在火星表面

第二種方式是着陸支架緩衝。2007年8月4日發射的鳳凰號着陸器比機遇號和勇氣號火星車的質量更重，如果依靠降落傘和安全氣囊着陸，則需使用更大面積的降落傘和體積更大的氣囊，但這會擠佔所搭載的科學儀器的重量。因此，鳳凰號採用了火箭反推和着陸支架緩衝的方式，實現在火星北極地區的安全着陸。

鳳凰號着陸器利用反推火箭實現動力減速，這種方式適用於較重着陸器的着陸，同時可準確選擇着陸點

第三種方式是空中吊車着陸。這種方式適用於大質量着陸器的登陸，2011年美國發射的好奇號火星車首次採用這種技術並獲得成功。好奇號以每小時2萬公里高速進入火星大氣層，火星車被裝載在盾形的熱保護罩中，保護罩可以經受高溫燒蝕和隔熱防護，確保火星車穿越火星大氣層時不會被燒燬。當探測器距離火星表面11千米高度時，先打開巨大的降落傘降低飛行速度，24秒之後，熱保護罩脫離。當探測器下降到1.4千米高度時，背殼分離，探測器上的八臺制動火箭點火，通過火箭反推將下降速度從每秒80米減速至每秒0.75米。當探測器距離火星表面20米高度時，着陸器在空中“懸停”，空中吊車釋放出尼龍繩，將“好奇”號火星車從着陸器上吊運到火星表面，實現着陸。

好奇號火星車是一個功能齊全的移動科學實驗室，相當於地球上配備多種分析手段的巖礦分析實驗室。好奇號重3.6噸，耗資26億美元，全部採用核能發電，是世界首個沒有太陽能電池板的深空探測器。

空中吊車釋放出尼龍繩，將好奇號火星車吊運到火星表面

對於20年後的載人登陸火星來說，需要運送到火星表面的登陸艙質量更重，不僅需要強大的熱保護罩，還需要非常大面積的降落傘，並且把反推火箭動力減速和空中吊車等手段統統用上，實現多種着陸手段的“混搭”，才能確保航天員安全登陸火星表面。目前，作爲星座計劃核心的戰神號貨運火箭、載人火箭、獵戶座載人飛船均已成功試飛，具備了載人登陸月球、小行星和火星的大部分功能。

登陸火星需要熱保護罩、大降落傘、反推火箭、空中吊車等多種技術手段混搭，才能確保航天員安全登陸火星表面

2、火星航天服

航天服是保障航天員生命安全和工作能力的個人密閉裝備，用於保護航天員在真空或稀薄大氣、劇烈溫差、強烈太陽風和宇宙射線、微隕石撞擊等地外天體表面環境中安全生存。人體血液中含有氮氣，在真空中的體積會膨脹。如果不穿加壓的密封航天服，航天員因體內外壓差懸殊危及生命。登陸月球和火星表面的艙外用航天服還具有氧氣供應、溫度等設施，保障航天員出艙活動和實現天體表面考察。

火星宇航服是電影《火星救援》的重要道具，劇組在調研中發現NASA正在研製的火星宇航服非常巨大，而且十分笨重。演員們穿上這樣的宇航服將很難拍攝。恰好導演斯科特在影片《普羅米修斯》中也用過宇航服，就把相應的宇航服設計沿用到《火星救援》。

最終，電影呈現的火星宇航服參考了NASA設計的原版宇航服，並增加了更多實用功能，顯得更加具有觀賞性。劇組共製作15套宇航服，分別供6位航天員穿着。

火星表面環境十分嚴酷，非常寒冷且空氣稀薄。航天員在火星上進行科學考察和建站任務時，必須穿戴着十分厚重的宇航服。真實的宇航服相當於一套完整的生命保障系統，功能強大，是航天員的救命必備物。NASA目前正在研製火星宇航服，利用火星探測器獲得的火星環境參數，設計出適應火星環境和適合載人火星任務的宇航服。

真實的宇航服上不會有任何飾品，一切都將服務於保障航天員生命安全的目的。宇航服包括關節、手套、頭盔、氧氣系統、水循環系統、散熱系統、通信系統、電子系統等。爲避免火星瀰漫的塵土影響航天員和登陸艙的運作，NASA正在設計可以讓航天員從背部脫離的宇航服，航天員進入登陸艙後，宇航服將被留在艙外，避免將塵土帶入艙內，危害航天員健康。

3. 探路者號火星車

電影《火星救援》中，被遺棄在火星上的馬克爲了與地面取得聯繫，找到之前任務遺棄的探路者號火星車，重新與地面取得聯繫，成功把他仍然存活的信息傳回地球。影片中的火星車相當強大，不僅能翻山越嶺，還能裝載各種大型器具，應對各種突發狀況，甚至還可以外接帳篷，以擴大內部空間。

現實中的火星車功能沒有電影中這麼強大，但歷史上還真的有過這麼一輛火星車。1997年7月4日，火星探路者號（Mars Pathfinder）進入火星大氣層，由降落傘進行減速後飄向火星表面，在着陸前數秒鐘打開9個巨大的保護氣囊，經過一番彈跳翻滾後停了下來。氣囊放氣後，釋放出一個火星表面着陸器和一輛索傑納號火星車，這也是人類歷史上登陸火星的第一輛火星車。

真實的探路者號火星車重10公斤，有6個輪子，其行進路線是事先設定好的。最快的行駛速度也僅爲每分鐘60釐米，比蝸牛爬行快不了多少。探路者號在着陸點西南部發現了火星山谷中曾經有過多次洪水暴發，有許多圓形和橢圓形的鵝卵石，說明經過水流的長期衝擊。

4. 火星發電站

火星上沒有加油站，載人飛船和火星車都需要太陽能電池作爲能源。影片中的赫密斯號飛船就是用太陽能電池發電提供能源，馬克也多次用太陽能電池爲火星車充電，進行長途驅車旅行。

現實中，我們頭頂的國際空間站擁有一套強大的太陽能發電系統。電力越充分，越可以開展多種操作和實驗，並降低某套系統故障帶來的危險。NASA研製中的獵戶座號載人飛船，也將採用太陽能電池發電的方式提供能源。

萬一遇到火星上天氣不好怎麼辦呢？爲了能在火星上生存，需要絕對可靠又耐用的電力來源，同位素溫差電池是一個現實的選擇。

同位素溫差電池實際上是一個小型的核反應堆。放射性同位素在衰變過程會產生大量熱能，同位素溫差電池就是這些熱能轉換成電能的發電系統。影片中，爲了避免放射性輻射外泄，馬克將這玩意安裝在遠離居住艙的位置。

現實中，NASA 使用同位素溫差電池已經超過40年，在20多次太空探索任務中使用過，包括好奇號火星車、新視野號冥王星探測器、以及未來的火星2020任務等。“新視野”號同位素溫差電池內裝10.9千克二氧化鈈，利用其中的鈈-238衰變時釋放熱量，通過溫差發電爲航天器提供穩定電力供應。

爲了避免放射性物質泄漏污染太空，真實的同位素溫差電池都用多層十分堅固的材料密封包裝，即便發生飛船爆炸等災難性事故，也不會產生一絲裂痕。由於同位素溫差電池放釋放的是α射線，無法穿透衣物或皮膚，所以這些放射性也不會對人體產生危害。

四、往返火星500天

影片中，馬克準備出發返回地球時，因電鑽操作失誤，探路者號火星車被電流燒壞，他與地面失去聯繫。爲與地面建立聯繫，馬克必須繼續駕駛火星車抵達此前先期登陸的戰神4號返回艙。 旅途中，一場沙塵暴即將在火星上生成，將嚴重影響火星車上太陽能電池的發電效率，拖延火星車的行程。馬克能及時抵達戰神4號的返回艙嗎？地面控制中心的專家們進行了緊張的磋商。

電影中的這個情節，一方面說明，在載人登陸火星的任務中，應隨時隨地保持與地面控制中心之間的通信，獲得地面支援。另一方面也說明，若在火星上尋找到一個適宜的着陸點，不管是無人的火星探索任務，還是載人登陸火星，歷次任務的着陸點應儘量靠近，使每一次任務送抵火星的設備資源得到充分利用、彼此支援。

影片中，已經撤離的戰神3號航天員乘組，在得知馬克仍然活着的消息後，隊員們都自願接受任務，延長500天的飛行時間，不返回地球，直接繞地球彈射回火星，接回隊友。 這裏涉及到的一個科學場景是，爲什麼往返火星需要500天？

由於地球和火星都是運動的天體，所以從地球出發的火星探測器並非任何時候都可以發射，而是每隔2年零2個月（780天）纔有一次發射機會，這樣的發射機會稱爲發射窗口。也就是說，火星探測器的發射窗口每隔26個月纔會打開一次。這是因爲每隔780天，太陽、地球、火星就會排列成一條直線，稱爲火星衝，此時是發射火星探測器的好機會。

爲研究航天員在奔赴火星的旅途中，長期密閉環境對乘組健康狀態及工作能力的影響，特別是超長時間飛行、完全自主控制、資源有限、無法實施身體及心理治療、火星表面出艙活動等條件下的人體生理和心理狀態。俄羅斯聯合多國科學家於2010年6月3日展開爲期520天的登陸火星模擬實驗，在人類歷史上首次模擬登陸火星航天飛行往返任務的全過程。

載人登陸火星往返需要500天，如何克服旅途的寂寞、恐懼和疾病，需要在地面開展大量試驗。圖爲俄羅斯開展的“火星-500”生存試驗

封閉試驗分爲三個部分：前250天爲飛船發射和試驗飛往火星的旅途、中間30天試驗登陸火星、最後240天試驗從火星返回地球。在試驗階段，全部志願者的生活和工作僅限於實體模型航天器，所需資源要求一次裝備到位。志願者不能和外部直接交流，若透過互聯網交流會有20分鐘延遲。飛船完全自主控制，醫學救助通過遙控操作技術實現。包括中國航天員王躍在內的6名志願者經歷了從火箭發射、行星際旅行、火星登陸到返回地球的全過程。

火箭發射架能重複利用嗎?

火箭發射架是重複利用的，它是固定在一個地方的，發射架用特殊材料製成，耐高溫，除非是強烈衝撞，一般情況下，經過檢修後可以重複使用！ 而火箭是一次性的！