火星和地球距離

火星和地球的距離，最近的距離約為0.5億千米，最遠時可達到4億千米，這麼長距離的太空旅行，所花費的時間一定非常久。我們簡單看一下歷史上飛行器抵達火星用了多久。

火星第二宇宙速度

除了火地距離太長之外，還有一個原因是現階段人類無法攻克的難題，那就是如何擺脫火星第二宇宙速度。

根絕牛頓在《自然哲學的數學原理》中描述的萬有引力：任意兩個物體之間都存在著引力，引力的大小和雙方的品質呈正比例，和他們的距離呈反比例。

最簡單的例子就是我們人類之所以沒有飄到天上去，是因為人類的品質和地球相比太過於渺小，幾乎忽略不計，而地球的引力束縛著我們，讓我們無法離開地球。

但是，牛頓也提出一個思想實驗，這個實驗被後人稱之為“牛頓大炮。”

牛頓提出，假如我們擁有一臺可以發射任意速度的大炮和炮彈，那麼剛開始，我讓大炮發射速度較小的炮彈，炮彈雖然會打到一定高度，但最終還是會在地球引力作用下，呈自由落體落在地面上。

如果，我讓大炮發射速度超過7.9km/s，那麼雖然炮彈還是會落下來，但因為地球是圓球，炮彈落下多少米，地球就相應凹陷多少米，相當於永遠也不會落在地球上。這時，這枚炮彈就像是地球的衛星一樣，圍繞地球運動。

科學家們把這個速度，叫做第一宇宙速度，每個天體的第一宇宙速度不同，具體和他們的品質有關係。

不知道你發現沒有，雖然炮彈達到第一宇宙速度時永遠不會落下來，但是也沒有擺脫地球的引力，如果想要擺脫地球的引力，需要達到第二宇宙速度，即第一宇宙速度乘以根號2倍，火星的第二宇宙速度是4.98km/s。

也就是說，載人飛船想要從火星返回地球，需要克服火星的引力，也就是說，載人飛船的速度要提升到4.98km/s以上，而人類目前已知的辦法是使用火箭助推，讓載人飛船初始速度提升上來，但是火星上並沒有火箭發射器，也沒有燃料，想要擺脫火星的引力幾乎不可能。

而人類登入月球之所以不用火箭助推，是因為雖然是在月球，但地球的引力在地月系統中還是佔主導，再加上月球比較小（月球的第二宇宙速度是2.38km/s）。一般的操作是讓一個飛船繞著月球飛行，然後讓小型飛船進入到月球中。

總結

人類登入火星比月球難的地方在於：

1：火地距離非常遙遠，而載人飛船無論在食物的供給上還是燃料的攜帶上，都無法滿足來回安全的保證。

2：想要擺脫火星第二宇宙速度，飛船需要火箭的加速度，但火星上並沒有火箭發射基地，也沒有燃料供給，因此飛船從火星出發，並不容易擺脫火星的引力，無法返回地球。相信解決了這些問題之後，科學家們會考慮載人飛船飛向火星，近距離感受火星的神祕。

最後，火星的體積與品質與地球類似，但是與月球差別很大，這就造成了火星的引力很大，假設人類登陸火星成功了，航天員必須返回。在火星上想要返回地球和地球上去往火星差不多，但是條件就差別太大了，最主要的就是必須提供大噸位動力的火箭，返回並不是直線返回，每一次的加速變軌都需要消耗大量的能源。綜上所述，難度可想而知。

在這麼遙遠的旅程中，現代科技不論死活地將一個人送到火星上可以做到，但那沒有什麼意義。即便是十幾、幾十年後的飛船能夠送去幾個人，大概也只是像阿波羅計劃那樣象徵意義的登月，難以有多少作為。目前SpaceX等機構已經在研製具備飛行和登陸以及返回所需的所有功能的星際飛船，距離造成還不知道要多久，火星即便是有最適合人類移居的環境，那也只是讓人“眼紅”而已。

人類登陸火星為什麼比月球困難的多？

到現在為止總共執行的火星探測計劃有45個，成功了18個，成功率為40%，執行登陸任務的探測器有13個，成功8個，成功率61.54%，其實這資料看起來還不錯，那麼月球呢？月球探測器一共145個，成功77個，成功率為53%，比火星好那麼一點！但執行月球登陸任務的探測器數量為60，成功著陸27，成功率只有45%，兩者相比似乎還是月球更難一些，是這樣嗎？

為什麼月球登陸比火星還難？

不知道各位有沒有發現一個問題，當前在火星表面和軌道上工作的8個探測器中，都是2000年以後發射的，而早期在1975年海盜一號和二號登陸器分別成功，之後多次失敗，但整體成功率來看，如果按發射失敗或者未進入軌道等計算在內的話，相對會低很多，但這並不會成為火星任務更容易或者更難列舉案例，為什麼月球登陸失敗案例那麼高，完全是因為月球的地位所致。

月球是人類在深空之路上第一個實彈演習演習現場

怎麼會是月球呢？不是近地軌道發射衛星嗎？其實這可以理解，但近地軌道只是實習，月球才是真正考驗技術的時候，月球夠近，但又足夠遠，足以考驗人類的各種技術：

火箭定位與測控

火箭排第一位很容易理解，能將探測器送入地月轉移軌道無疑是第一任務，否則後續所有任務都不要談了，但接下來的定位於測控就有比較難理解了，不是有無線電嗎？月球不就在那裡，還能跑了不成？確實是這樣，月球那麼大，目視都能看到，為什麼還要定位測控？

月球在圍繞地球公轉

月球大概27天多一點繞地球一圈，地月平均距離大約是38.4萬千米，從地球到月球從阿波羅時代的3天到以色列探測器一天天繞上去的十天半個月甚至更久不等，我們按嫦娥四號的5天計算，如果你向現在看到月球往前飛的話，5天后月球已經跑到44萬千米之外。

另一個關鍵是，茫茫太空中，探測器在哪裡？地面上上有經緯度加上高度，你就被定位了，但太空中根本沒有參考系，所以對自身定位技術必須要過關，一般現代對木星軌道內的探測器都可以使用甚長基線干涉定位技術，而這個發展代表著這個各家射電天文和甚長基線干涉技術的水準。

還有一個通訊，地球在自轉，月球在公轉，架設在地球上的天線會隨著地球轉動而失去目標，怎麼解決？中繼衛星或者全球測控天線分佈，比如NASA在全球就有數個深空通訊基地。

落月制動火箭技術

測控與定位解決了，探測器也送到了月球軌道上，那麼這麼下去？月球無大氣，只能全程火箭制動落月，這個非常考驗火箭技術，所幸月球引力比較小，繞月速度不高，否則落月時制動燃料都不夠。

所有這些技術都具備後，月球我們來啦........臥槽，掉了，再來一個試試，臥槽，又掉了.......好吧，再接再厲，第三個終於成功了，這就是月球失敗案例眾多的原因，既然是實彈演習場所，那麼就得接受各種事故瀕發，當然更多的是我們要感謝它給我們提供了一個練兵場所，否則最近的行星是金星，怎麼說有4000多萬千米，這成本，學費還沒交完就破產了。

登陸火星難還是月球難？

火星與月球條件不一樣，比如月球的逃逸速度是2.4千米/秒，火星的逃逸速度為5.02千米/秒，月球無大氣，火星有一個薄薄的大氣層，因此探測器到達月球和火星軌道後，降落的過程是不一樣的。

降落火星有點類似重返地球，因為會高速穿過大氣層，唯一的差別時環火軌道速度比較低，而且火星大氣層稀薄，因此可以利用大氣層為探測器減速，省去不少動力制動的火箭燃料，但需要一個穿過大氣層的優秀氣動外形，所以各位可以發現，儘管火星探測器和月球登陸探測器有各種外觀，但在登陸過程中，火星探測器是包在整流罩內的，而月球則是裸露在外，這是兩者最大的區別。

另外最後降落時刻，火星探測器五花八門，比如有氣球減震緩衝的，也有降落傘在最後時刻利用反推火箭的，其實月球也可以用類似的方式，但月球大都是反推火箭直接落月。不過最近降落火星的探測器洞察號是火箭反推降落。

洞察號從火星軌道到降落火星表面的過程，請注意哦，現代在其他天體登陸的探測器大都有自主選擇著陸場地的功能，要不然就是盲降，下面如果一堆亂石，那就悲劇了。

深空測控技術

登陸火星我們仍然要提這個技術，比起其他技術來，這個門檻還是有點高，因為火星軌道通訊受到太多的影響，至少我們要將登陸時間安排在地球能看到火星並且遠離太陽的時候，否則太陽的無線電干擾太強。

另外更喪的是地球在自轉，火星也在自轉，通訊還延遲半分鐘到數分鐘不等，要搞定火星測控可不是一件容易的事。

各種上下其手的火星通訊手段，但有一點是無法避免的，就是延遲，我們無法縮短距離，但可以將通道保障到更穩定。

因此從整體技術上來看，火星更難一些，月球探測器摔得多是因為有點本事都就往月球上丟探測器，所以，整個水準就被拉低了，卻讓月球來背鍋，情何以堪啊！