中国航天员要上火星，核动力火箭开通定期航班，马斯克星舰弱爆了

前不久，我国公布了载人登月方案，预计在2030年将中国航天员送上月球，并安全返回，另外还启动了与俄罗斯联合建造月球基地的计划。实际上，除了载人登月之外，我国也正在开展载人火星探测项目，近期中国运载火箭技术研究院公号专门刊发了载人火星探测“三步走”的设想，那么今天我们就来聊聊这个激动人心的话题。

不要觉得夸张，火星基地我们早就在甘肃试验了

“天问一号”已经成功实现火星探测的“绕、落、巡”，极大鼓舞了我国航天部门的信心，那么接下来的就是“采样返回”了。之前我国航天2035规划中已经提到了相关内容，时间预计在下几个窗口期，比如2028年，而在这之前，我国还会抓住两年一遇的时间窗口，发射几个探测器，在火星多个地区着陆，进行全面探测和技术积累。

天问一号开了一个好头

不过，和嫦娥五号月球采样返回不同，从火星上起飞，技术难度很大，目前还没有任何国家能够做到。这是因为火星有大气层，而且引力大约是地球的三分之一，相当于月球的两倍多，上升器起飞需要大量的燃料。这些燃料都需要从地球带过去，目前我国还没有这么大载荷的火箭可以完成这个任务，需要等到堪比土星5的长征九号研制成功才行。

火星采样返回需要长征九号

有数据统计，要实现火星采样返回，仅运载器的质量就达到了328吨，其中包括76吨液氢，有效载荷206吨。目前我们运力最强的长征五号运载火箭，同步转移轨道载荷不过才14.5吨，整枚火箭的起飞总重量不过才800多吨，是火星采样返回载荷的两倍多而已，真正能实现火星采样返回的火箭，起飞重量需要达到上万吨。

需要起飞重量上万吨的火箭

而火星采样返回，仅仅只是我国载人火星探测第一步的部分工作，接下来还要完成火星基地选址考察、原位资源利用系统建设等，也需要花费几年时间，才算是完成了技术准备阶段。接下来，就是载人火星探测的第二阶段—初步应用了。

天问一号降落发动机在火星上喷出“泉眼”？

如果要实现初步应用阶段的载人登陆火星并成功返回，运载火箭的有效载荷要达到246吨，其中仅液氢就需要加注108吨，深空住舱和载人飞船的重量65吨。和载人登月一样，第二步首先还是要将中国航天员送到环绕火星的轨道，进行轨道探测，甚至有可能在那里建立一个火星轨道空间站，然后派人进行登陆，建设小型的火星基地。这一步其实和载人登月差不多，只不过一个是在80万公里之外，另一个则是在上亿公里之外。

从地球到火星太过遥远

当然，载人登月和载人登火还有一个巨大的不同，就是从地球抵达目的地的时间，地月转移轨道只需要几天时间就足够了，然而地火转移轨道则需要8个月，一个来回就是16个月，漫长的旅途不仅对航天员的耐力和心理提出了巨大的考验，而且还需要携带大量的食物和水，对火箭的载荷又提出了更高的要求，这是一个恶性循环。

16个月的旅程，登火载人舱可能要空间站那么大

要解决这个问题，只有摆脱传统的化学能火箭，采用热核火箭。据我国航天部门的测算，地火转移运载器可以采用三台10吨级推力的热核火箭发动机作为主要动力，它可以在发射后一直点火不断加速，大幅缩短地火转移轨道所耗费的时间，并且利用核电系统，为火箭、转移器和载人飞船各分系统提供电源。

热核火箭能搞出来，那可太香了

热核火箭发动机通常以氢作为推进剂，采用百兆瓦级以上核反应堆将氢加热至超高温度，比冲能达到氢氧发动机的2倍以上，推力理论上可达百吨级。据新华社2018年的报道，我国已经开展空间核动力研究，而在《2017—2045年航天运输系统发展路线图》一书中，更是预测在2040年前后，我国的核动力空间穿梭机将出现重大突破，而这个时间也差不多正好赶上载人火星探测的周期。相比之下，马斯克Space X的“星舰”可谓是弱爆了。

相比热核火箭，星舰弱爆了

更有意思的是中国载人火星探测的第三步，即建立大规模的地火运输舰队，实现地球到火星运输的航班化，并建立“天梯”这一新型运输系统作为空间站出发点，大幅降低火星探测运输的成本，这是一个星辰大海的设想。

星际航班可是真星辰大海了

从技术角度来讲，只要实现了载人火星探测，地火运输航班化是可期的。当然，这个航班化并非从地球直接到火星，而是先从地球到近地轨道空间站进行人员和物资的补给、组装，然后再到火星轨道空间站，最后才到火星基地，中间需要设几个中转站，中间涉及的近地发射运载火箭、“天梯”系统、地火转移热核摆渡火箭、火星着陆与上升器等关键技术需要一一攻关。如果这些技术都突破了，那么马斯克Space X的“星舰”就可以进入博物馆了。

天梯系统是可能实现的

当然，无论技术多么先进，都只是表面的东西，最重要的是建立地球和火星之间的经济圈，形成星际产业链，才能让星际航班、火星开发持续下去。如果只是为了过把瘾，显然是无法持久的。因此，无论是在火星采矿，还是在火星开工厂，必须寻找到火星上的经济增长点，找到地球上无法生产却又必须的需求，让火星开发变得有利可图，才能吸引更多的人才、技术和资本投入到星辰大海中来。

中国的火星试验基地