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載人火星任務

Wikipedia · 2026-07-12 维基百科 👁 1 阅读

為載人火星任務可能的能量補給來源。]]

載人火星任務是20至21世紀的太空科學及工程學研究目標，也是科幻小說的主題之一。最終目標不僅是讓人類登陸火星，而且包括火星殖民（包括火衛一及火衛二在內）及火星地球化。

人類最初從1950年代開始研究載人火星任務的可行性，並預計在10至30年內實現此一目標。各國許多太空研究機構都計劃完成此一目標，包括美國太空總署、歐洲太空總署在內。美國在2010年取消了2020年預計執行的載人月球任務，轉而支持2025年預計執行的載人小行星任務，與2030年預計執行的載人火星任務，但隨著風險與資金考慮，自2017年開始重啟規劃登月前期目標。另外，中國的策略則按逐步計劃，在2030年先建成月球基地，以作為載人登陸火星的試點。

挑戰
儘管火星日週期與地球相近，並且已有在太空站上長期居留的知識，但火星距離遙遠往返動輒數個月，想要完成載人火星任務，仍必須解決幾個關鍵問題：
#人體長期暴露在地月磁場保護圈以外，高度宇宙射線及游離輻射下所產生的物理影響
#長期處於只有地球一半低重力的環境下，對人體造成的物理影響，例如視力喪失
#受太陽光能減弱與沙塵影響，較為昏暗環境下，對造成的心理影響
#極度遠離地球情境下，所造成的心理壓力
#因為通訊時差（約20分鐘），缺乏與地球社會間的及時聯繫所造成的心理影響
#幾位太空人長期生活在封閉空間所造成的社交氛圍
#缺乏醫療設備的風險與復健的速度問題

HUMEX研究已經將這些議題做過統計。Ehlmann教授等人已經考慮過政治、經濟、科技及生物等方面對於載人火星任務的議題。載人火星任務所需的燃料對於科學家是一個挑戰，使用甲烷與氧可以製造出水及二氧化碳。

發射窗口
將太空船從地球發射至火星需要轉移軌道，每26個月會有一次合適的發射窗口。在20世紀中，1969與1971年的發射窗口及1986年與1988年的發射窗口所需的轉移軌道能量較少，這兩種方式大不相同。但是火星探測計畫最快只需要245天就可以抵達火星。

構想
20世紀
火箭專家華納·馮·布朗是歷史上首位著手研究火星探測科技的人，《火星計劃》與一些後續的著作內詳細記錄著他的構想。沃纳·冯·布劳恩計畫將近千個三段式火箭從地球發射升空，隨後在近地球軌道上建造太空站，从而为后续的火星探测铺平道路。

Aeronutronic Ford、通用動力公司及洛克希德公司在1962年曾研究一項火星探測計畫，它也是馬歇爾太空飛行中心主導的帝國計畫的一部分。雖然帝國計畫只是構想，但是該計畫也是美國太空總署首次詳細探討載人火星任務的可能性。

沃纳·冯·布劳恩在阿波羅計畫成功後，曾提出一項載人火星任務計畫來主導載人太空任務。他計畫使用農神5號運載火箭將核熱力火箭發射升空（NERVA計畫）。後來美國總統尼克森取消該計畫，轉而支持發展太空梭。

蘇聯火箭專家吉洪拉沃夫曾經提出火星飛行複合計畫，該計劃於1956年至1962年間運作，預計使用N1運載火箭將太空船發射升空。

蘇聯在1960年代設計TMK計畫，準備發射載人太空船至火星與金星，但是不登陸地表。TMK計畫預計在1971年發射，在為期三年的旅程中，將利用火星進行重力拋射，並釋放出探測器。蘇聯意圖發展TMK計畫來對抗美國的載人登月計畫，但是該計畫因為N1運載火箭發射失敗被迫放棄。

火星探測複合計畫是蘇聯另一個火星探測計畫，準備將太空人花費630天的時間完成火星探測。

科羅拉多大學博爾德分校在維京號登陸火星後，曾於1981年至1998年間進行一項稱為「Case for Mars」的計劃。該計劃從火星返回地球時使用火星資源來當作火箭燃料，而且後來在美國太空航行學會（American Astronautical Society）出版的書籍中公佈。一些後續的概念沿用了「Case for Mars」計劃的設計，包含羅勃·祖賓（Robert Zubrin）的「火星直击」概念及杰弗里·兰迪斯的「火星足跡」概念。

美國太空總署在1989年曾進行所謂的宇宙探索計劃（Space Exploration Initiative），準備在國際太空站完成後進行月球及火星探測任務。這項研究被稱為90天研究計畫，後來外界批評該計劃太過複雜且昂貴，最终研究經費遭到刪除。

因為火星與地球之間的距離，所以火星載人探測任務比月球載人探測任務更加危險且昂貴。火星載人探測任務必須攜帶2至3年的燃料，而且太空船必須能夠抵擋至少部分的宇宙輻射。羅勃·祖賓與大衛·貝克在1990年提出一份論文，計畫使用火星大氣層氣體來當作火箭燃料，藉此減輕太空船的重量及成本。後來羅勃·祖賓將這個概念發展成「火星直击」構想，並於1998年創辦火星學會（Mars Society）來提倡該計劃。

國際太空大學於1991年在法國土魯斯研究國際載人火星任務 ，計畫使用核子動力探測器將太空人送至火星。計畫設計於2012年完成，2021年完成太空船建造。歐洲太空總署規劃的曙光女神計劃是長期的火星載人探測，預計在2030年將人類送上火星。ExoMars及NEXT是曙光女神計劃早期的旗艦任務。美國總統乔治·沃克·布什在2004年1月宣佈一項載人探測計畫，稱為太空探測願景。計劃於2012年在月球建造前哨基地，2010年至2020年的前期計劃將由Adringa等人研發相關科技。美國太空總署署長予2007年9月24日暗示將在2037年進行火星載人探測。從太空科學任務發展至火星載人探測所需的資金約為110億美元。美國太空總署認為從月球發射太空船至火星可以減少成本。

德國火星學會計畫使用改良後的亞利安5號運載火箭來進行火星載人探測，大約發射5次火箭可將5名太空人送入太空，展開為期1200天的探測任務 ，想要在首次載人火星任務中建造永久的太空站。科學家認為單程載人火星任務難度及成本較低，因為太空人不需要返回地球。一位美國太空總署的工程師在2006年提出一個概念：只送一位太空人前往火星建造永久的太空站，後來許多媒體都報導這項消息，包括《哈潑斯》 、《紐約時報》、《太空總覽》及《探索雜誌》。阿波羅11號太空人巴兹·奥尔德林也支持人類在火星上居住。

美國太空總署在2009年的報告中，提出使用戰神五號運載火箭來發射獵戶座太空船的構想。美國總統贝拉克·奥巴马在2010年4月15日曾在甘迺迪太空中心發表演說，認為美國在2030年代中期可以將太空人送至火星軌道上，隨後讓太空人登陸火星。美國國會也支持美國太空總署新的發展方向，取消布什總統的2020年月球探測計畫，轉而計畫在2025年進行小行星探測及2030年代進行火星探測。2015年10月8日，美國NASA發表登陸火星計劃（Journey to Mars）三步走：依賴（Earth Reliant）、試驗場（Proving Ground）、獨立（Earth Independent）。

俄羅斯與欧州合作的火星-500在2011年11月4日順利完成。俄羅斯在2000年7月完成載人火星任務所需的生物科技設備。太空X製造的低成本火星登陸艙紅龍號太空船正在研發中，它改良自天龍號太空船。這種概念將應用於美國太空總署預計在2018年發射的探測器中，主要目標是偵測火星生命是否存在 。

荷蘭私人公司所主導的火星探測計畫火星一號，目的是在火星建立永久殖民地。火星一號計畫在2016年發射通訊衛星前往火星，2018年發射探測車登陸火星，最終在2023年建立永久殖民地。四位太空人將會兩年前往火星一次。殖民地的能源來自3,000片太陽能板。

根据2025年中国国家航天局探月与航天工程中心在联合国外空司会议的演讲，中国预计在2040年代开展载人火星任务。
參考資料
外部連結

#火星探測器 #美國太空總署太空探測器

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