上一期我们讨论了火星之旅的昂贵和艰辛，本期就来讨论一下电影中和现实中的火星计划吧。在《火星救援》上映时，有不少科幻迷笑称这部影片是NASA（美国国家航空航天局）的宣传片，因为片中的火星计划细节真实可行，极其贴近NASA的规划。如图1是电影中出现的火星车，图2是NASA正在测试中的火星车，是不是如双胞胎兄弟一般相似呢？
另外，普通观众在看电影的时候，可能会对其中一段情节感到疑惑——马克为了离开火星，做了无数计划，长途跋涉寻找一个名叫MAV的玩意儿。它为什么会默默地埋在火星里？马克怎么会知道它的位置？为什么马克要说“借用”？想要回答这些问题，首先要解答上一期留下的问题：如果让你规划火星旅行，你应该如何做计划？
载人火星航行的计划表
我们可以将火星航行必需的运载设施简化如下：
1.运载航天员往返火星的飞船；
2.将航天员从飞行器送往火星地表的登陆舱；
3.将航天员从火星地表送上轨道与飞船会合用的飞行器。
在上一期中，我们已经说过，在航天员到达火星之前，除了飞船之外的装置都要提前运送到火星上。电影中的MAV，全称为Mars Ascent Vehicle（火星升空载具），即上述的第三项。等一下！马克的同伴们不是已经乘坐一艘MAV返回“赫尔墨斯号”了吗？也就是说，NASA在火星上准备了两个MAV！难道是NASA预见到有人会落难而提前准备的吗？抱歉，还真不是。
事实上，第二个MAV是为下一次载人火星航行准备的。下一批航天员们还没有从地球出发，他们未来从火星返回所需的MAV就先被送到了火星上，这是NASA的工程师们为了节省成本、提升安全系数而想出的办法。
载人火星航行的燃料问题
从火星到地球的航程极长，即使借助引力弹弓，也需要消耗大量的推进剂来对飞船进行加速和调整方向。据早期的火星计划估算，需要近40吨左右的推进剂（燃料+氧的混合物），其运输成本高得吓人，这40吨可能是人类历史上最昂贵的40吨。为了降低运输费用，工程师们提出了两个方案。
第一个方案，在火星上生产燃料。飞船可以使用甲烷/氧（CH4/O2）混合推进剂，火星上几乎没有氢（已经有证据证明火星上有水，但还不能将之视为稳定的氢来源，且提取氢也比较困难），但有大量的二氧化碳，可以从二氧化碳提取氧。飞船只需要携带氢和触媒（用于从二氧化碳中提取氧），即可在火星上搭建起一个制造火箭燃料的微型化工厂，生产推进剂。于是，那恼人的40吨不需要了，只需提前将相关设备和大约6吨重的氢送到火星，在火星上生产出足够返程所需的燃料即可。当返程的燃料已经准备好之后，航天员再从地球出发前往火星。
第二个方案，使用基于太阳能的电磁脉冲推进器。这个方案是2015年5月由NASA喷气动力实验室的工程师（就是电影中设计补给舱和计算飞行轨道的那群宅男们）提出来的。这种推进器完全使用从太阳能转化而来的电力来推动，初期速度慢，但能够不断加速，可以在一年半的时间里，将火星探索所需的设备（地表的居住舱、科研设备、MAV）运抵火星轨道，投放至火星地表，等待“轻装简行”的航天员们乘坐飞船抵达后启用。
载人火星航行的双保险
那么问题来了，这两个方案执行起来都需要相当长的时间，在这一过程中，一旦出现任何问题都会导致整个计划夭折。例如，航天员们准备离开火星了，却发现燃料还没备齐，或者MAV出现了故障，那该怎么办？
答案是：在航天员抵达前，就把他们离开时需要用的MAV送到火星地表，完成起飞准备。在获得MAV一切正常的信号后，航天员们才会踏上飞往火星的旅程。这听起来很怪，却是唯一的解决方案，也是“为什么NASA要在火星上放2个MAV”的答案。这个计划还有一个好处：如果这个MAV出了问题，还有为下一次行动准备的MAV。马克就是这么干的，他“借用”了下一次火星航行的MAV，用另一部电影《世界末日》里的俏皮话来说：“NASA总有备份方案。”
介绍完这一切之后，您是否理解了《火星救援》中这些细节的含义呢？这些看似简单的细节，其实凝聚了工程师们为控制成本、降低风险而绞尽脑汁、殚精竭虑的心血。正是基于无数这样的思考，载人火星航行计划才有可能实现，从而让人类脱离地球摇篮，踏上探索宇宙的伟大征程。
