近日 ， 埃隆·马斯克表示 ， 要发射1000艘飞船 ， 运送10万人到火星 。 由于火星是除地球外太阳系内唯一可能适合生命存在的行星 ， 一些国家提出过不少载人火星探测方案 ， 做了很多技术储备 。 而且 ， 今年先后有3个探测器登陆火星 ， 再次掀起“火星热” 。 那么未来人类会怎样登陆火星呢？
面临多重技术考验
载人火星探测任务的过程非常复杂 ， 大致可以分为地球表面发射、地球轨道组装、地火转移、火星着陆与上升、火星轨道交会对接、返回地球等阶段 ， 每个阶段都面临着重大技术挑战 。

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地球与火星距离遥远
火星距离地球非常遥远 ， 每26个月会出现火星、地球交会窗口 ， 两者最近距离也有5500万公里 ， 最远可达4亿公里 。 载人飞船去往火星 ， 单程至少6个月 ， 再考虑从火星返回的发射窗口 ， 航天员可能需要在火星表面工作近500天 ， 那么单次载人火星探测任务可能长达900天 。 在近3年漫长太空旅途中 ， 航天员几乎无法获得第二次物资补给 ， 所以载人火星探测任务需要携带大量物资和能源 。
考虑到航天员需要在火星表面长时间工作生活 ， 以及从火星表面起飞的上升返回装置 ， 人类需要向火星表面运送至少40吨物资 ， 再加上地火转移飞行器、航天员在火星表面使用的居住生活舱、载人飞船等运载器 ， 预计需要把近1000吨任务质量发射入轨 。
如此巨大的发射质量远超当前火箭的运载能力 ， 这就需要将各个模块分批次发射至地球轨道 ， 在地球轨道进行集结、组装 ， 再飞往火星 。 这涉及到载人火星探测总体方案设计、轨道优化、低温推进剂贮存与管理以及在轨组装等技术难题 。

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人类乘坐飞船登陆火星想象图
火星探测飞行旅途漫长 ， 航天员长时间生活在辐射和微重力环境中 ， 需要研究食物营养保持及长时间存储技术、辐射防护技术与装备、医疗诊断与治疗设备 ， 还要鼓励航天员在狭窄环境内开展活动 ， 缓解生理和心理压力 ， 提供周全的健康保障措施 。
此外 ， 遥远距离带来通信困难 ， 火星与地球双向通信会延迟6~44分钟 ， 需要建立新的通信网络链路来维持可靠通信 。

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地球与火星之间的通信有延时
在进入火星轨道和着陆过程中 ， 由于火星存在微薄大气 ， 着陆器高超声速飞行时会产生大量气动加热 ， 需要应用热防护技术 。 同时 ， 由于火星大气稀薄 ， 降落时减速伞效果不明显 ， 需要应用革新技术的反推力器进行减速 。 此外 ， 受较长时延影响 ， 地球的工作人员难以对降落火星过程提供相关支持 ， 这也对载人火星探测的自主性、可靠性与安全性提出更高要求 ， 必须发展更先进的制导控制技术 。
载人火星探测体系构成
为完成载人火星探测任务 ， 未来的探测体系将包括无人探测系统、空间运输系统、火星表面应用系统和测控系统 。
无人探测系统主要包括火星轨道器、任务前期投放到火星的无人漫游车和无线电信标等设备 ， 用于对航天员探测的火星环境进行考察 ， 选择航天员着陆点 ， 开展技术验证和无线电导航等 。
空间运输系统包括针对载人火星探测不同任务阶段应用的各类运载器 ， 包括运载火箭、地火转移级、火星着陆与上升器、火星地面设施等 。