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出品：科普中國(guó)

制作：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái) 鄭永春 張碩 孔嘯 陳潔

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

一、20年后的火星世界

科幻是基于科學(xué)現(xiàn)實(shí)的未來(lái)展望。10月2日，好萊塢年度科幻大片《火星救援》在北美上映，逼真地展現(xiàn)了20年后人類登陸火星的場(chǎng)景。作為太陽(yáng)系八大行星之一，人類為何對(duì)火星情有獨(dú)鐘？
縱觀太陽(yáng)系演化歷史，我們發(fā)現(xiàn)人類的命運(yùn)其實(shí)十分脆弱，面臨地震和海嘯、火山爆發(fā)、小天體撞擊、地球磁極倒轉(zhuǎn)、超級(jí)太陽(yáng)風(fēng)暴等重大災(zāi)難，這些災(zāi)難甚至可能導(dǎo)致地球生命大滅絕。因此，人類必須有足夠的危機(jī)感和緊迫感，在滅頂之災(zāi)來(lái)臨前，找到可以延續(xù)人類火種的避難所。
由于航天運(yùn)輸能力的限制，人類還無(wú)法飛出太陽(yáng)系。而在太陽(yáng)系內(nèi)，只有火星的自然環(huán)境與地球最相似，是人類移居外星球的首選目標(biāo)。人類迄今已開(kāi)展42次火星探測(cè)，1996年以來(lái)就已發(fā)射11顆探測(cè)器，取得大量探測(cè)資料?；鹦且殉蔀槌厍蛲馊祟愓J(rèn)識(shí)程度最高的行星，甚至超過(guò)人類已經(jīng)登陸過(guò)的月球。
實(shí)現(xiàn)人類首次登月讓美國(guó)在空間爭(zhēng)霸中擊敗對(duì)手，自最后一次阿波羅登月至今已過(guò)去43年。載人航天被長(zhǎng)期限制在地球軌道，這種狀態(tài)已經(jīng)到了必須改變的時(shí)刻。未來(lái)，NASA將逐步退出低軌道航天飛行和商業(yè)發(fā)射，把這些任務(wù)承包給民營(yíng)企業(yè)，激活民間熱情并顯著降低發(fā)射成本。政府將集中力量發(fā)展月球以及更遠(yuǎn)的深空探測(cè)，載人登陸火星就是其中的首要目標(biāo)。如今的載人航天已經(jīng)到了突破地球引力束縛，為實(shí)現(xiàn)載人登陸火星而努力的關(guān)鍵階段。
載人登陸火星不僅需要豐富的知識(shí)積累、堅(jiān)實(shí)的技術(shù)儲(chǔ)備、專業(yè)全面的人才隊(duì)伍，還需要合適的政治氣候和民意支持。美國(guó)人對(duì)火星懷有濃厚興趣，NASA的火星任務(wù)一直得到民眾支持。美國(guó)火星任務(wù)的成功率達(dá)70%，21次任務(wù)中17次獲得成功。特別是本世紀(jì)的火星任務(wù)全部成功。作為一個(gè)鼓勵(lì)冒險(xiǎn)、創(chuàng)新和探索精神的移民國(guó)家，實(shí)現(xiàn)人類首次登陸火星的目標(biāo)在美國(guó)無(wú)疑具有強(qiáng)大的號(hào)召力。
不管是載人重返月球還是載人登小行星，瞄準(zhǔn)的都是實(shí)現(xiàn)載人登火星，只是實(shí)現(xiàn)途徑不同而已?；趯?duì)科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略的認(rèn)識(shí)，我們不妨作一個(gè)大膽的預(yù)測(cè)，人類將在未來(lái)20年內(nèi)（2035年前）首次踏上火星表面，航天員乘組可能是美國(guó)人或美國(guó)牽頭的國(guó)際合作小組。而后人類將朝著建立火星前哨站、改造火星環(huán)境、火星移民的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)逐步邁進(jìn)。
2013年，荷蘭一家私人公司曾推出火星移民計(jì)劃，將挑選兩男兩女于2023年登陸火星并定居，多位華裔入選100人候選名單。但用單程票前往火星的冒險(xiǎn)行為只是一種商業(yè)炒作，真正的載人登陸火星必須是往返雙程，使航天員到火星后還有機(jī)會(huì)返回。
相較之下，《火星救援》是一部具有超強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感的硬科幻大片，具有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)，其中幻想的成分很少，真實(shí)模擬了NASA將要實(shí)施的載人火星旅行。
《火星救援》整個(gè)故事發(fā)生的時(shí)間，以及探索火星采用的技術(shù)手段，很多是根據(jù)NASA的載人登陸火星計(jì)劃演化而來(lái)的。影片中用到了大量NASA正在研發(fā)或已真實(shí)應(yīng)用于太空探索的高技術(shù)裝備。在觀看電影的過(guò)程中，你將看到大量的火星科學(xué)常識(shí)和尖端的航天技術(shù)，你會(huì)被這些觸手可及的未來(lái)深深打動(dòng)，因此，觀看科幻大片的過(guò)程也是一次科學(xué)傳播的盛宴。
隨著科技的發(fā)展，太空科幻作品與現(xiàn)實(shí)航天科技的界線越來(lái)越模糊，昨天曾經(jīng)暢想的太空科幻，已在今日成為現(xiàn)實(shí)。與超炫超玄的《星際穿越》相比，《火星救援》里沒(méi)有令人大腦缺氧的天體物理公式，只有一個(gè)被遺棄的太空農(nóng)夫，在荒蕪寂靜的火星上種他的土豆。

二、火箭與飛船

1.地火運(yùn)輸?shù)膽?zhàn)神號(hào)火箭
《火星救援》影片中出現(xiàn)過(guò)三種火箭，分別是NASA的戰(zhàn)神3號(hào)和戰(zhàn)神4號(hào)火箭，以及中國(guó)的太陽(yáng)神重型火箭。航天員飛往火星搭載的是戰(zhàn)神3號(hào)火箭，而馬克為了返回地球，需要在火星上長(zhǎng)途跋涉3200公里，找到的是戰(zhàn)神4號(hào)火箭的返回艙。戰(zhàn)神4號(hào)之前已經(jīng)著陸到火星上，馬克要在適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)把自己發(fā)射升空，與在太空中等候他的戰(zhàn)神3號(hào)隊(duì)員匯合，然后返回地球。
在現(xiàn)實(shí)中，戰(zhàn)神系列火箭是NASA正在研制的新一代運(yùn)載火箭，包括載人火箭和貨運(yùn)火箭兩種類型，主要用于載人重返月球和載人登陸火星的航天飛行，這也是以載人重返月球和建立月球基地為目標(biāo)的星座計(jì)劃主要任務(wù)之一。2009年，星座計(jì)劃被取消，但戰(zhàn)神系列火箭和載人飛船的研制任務(wù)得以保留。
其中，戰(zhàn)神1號(hào)運(yùn)載火箭是星座計(jì)劃中負(fù)責(zé)運(yùn)送航天員乘組的載人火箭?；鸺睆?.5 米、高94 米，分兩級(jí)點(diǎn)火，其中第一級(jí)為固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，第二級(jí)為液氫液氧燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。近地軌道運(yùn)載能力為有效載荷25噸。作為載人火箭，戰(zhàn)神1號(hào)具有高安全性、高可靠性，以及相對(duì)較低的發(fā)射成本，主要用于將獵戶座號(hào)載人飛船發(fā)射到太空，與貨運(yùn)飛船對(duì)接后飛往月球或火星。
2009年10月28日23時(shí)30分，為實(shí)施重返月球計(jì)劃而研發(fā)的“戰(zhàn)神I-X”火箭美國(guó)佛羅里達(dá)州在肯尼迪航天中心39B發(fā)射臺(tái)進(jìn)行首次測(cè)試飛行，目的是收集飛行數(shù)據(jù)?；鸺痫w重量816噸，最大推力1360噸，總飛行時(shí)間369秒，試驗(yàn)獲得了成功。
戰(zhàn)神5號(hào)火箭是星座計(jì)劃中的貨運(yùn)火箭。直徑8.40米、高度116米，同樣分兩級(jí)點(diǎn)火，均為液氫液氧燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。在重返月球計(jì)劃中，戰(zhàn)神5號(hào)火箭運(yùn)載牽牛星號(hào)登月艙和地球出發(fā)級(jí)，與戰(zhàn)神1號(hào)火箭運(yùn)載的獵戶座載人飛船在地球軌道對(duì)接后，組合在一起飛向月球。戰(zhàn)神5號(hào)預(yù)計(jì)2018年首次發(fā)射。
在國(guó)內(nèi)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力逐漸增強(qiáng)，未來(lái)也將開(kāi)展載人深空探測(cè)活動(dòng)，研制新型載人火箭和重型運(yùn)載火箭將是必然趨勢(shì)。影片顯示中國(guó)將在2030年試飛太陽(yáng)神號(hào)重型運(yùn)載火箭。不過(guò)，中國(guó)不太可能用太陽(yáng)神來(lái)命名火箭，我們正在研制的火箭都屬于長(zhǎng)征系列。
2. 星際航行中的家——載人飛船
在《火星救援》中，航天員乘組搭載赫密斯號(hào)載人飛船飛往火星。這一飛船的設(shè)計(jì)參考了正在研發(fā)中的獵戶座號(hào)載人飛船。NASA研發(fā)獵戶座號(hào)正是瞄準(zhǔn)未來(lái)載人登陸月球和火星的目標(biāo)。
獵戶座號(hào)是已經(jīng)中止的星座計(jì)劃的重要組成部分，是一種用于替代航天飛機(jī)、可重復(fù)性使用的多用途乘員探索飛行器（Crew Exploration Vehicle，CEV）。每次可向國(guó)際空間站運(yùn)送6名航天員，也可將4名航天員運(yùn)送到月球上，經(jīng)改裝甚至還可載人登陸火星。NASA探測(cè)系統(tǒng)任務(wù)委員會(huì)2006年8月31日宣布，委托洛克希德 馬丁公司設(shè)計(jì)建造“獵戶座號(hào)”，合同總價(jià)值80億美元。首次飛行計(jì)劃不晚于2014年，首次飛往月球的時(shí)間不晚于2020年。2014年12月5日，獵戶座飛船首次不載人試飛成功，飛船繞地球飛行兩圈后回到地面。
航天員人數(shù)和航天飛行時(shí)間是載人飛船設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，直接影響載人深空探測(cè)任務(wù)的技術(shù)性能和總體規(guī)模。月球與地球的距離較近，登月飛船乘員人數(shù)一般按照六人設(shè)計(jì)；而火星與地球的距離太遠(yuǎn)，鑒于火箭運(yùn)載能力有限，載人登陸火星的飛船物資消耗太大，一般乘員人數(shù)限制為四人。

三、登陸火星

1. 登陸火星的三種途徑
火星車或著陸器，要穿過(guò)火星大氣層才能“踏”上火星表面，這期間需要經(jīng)歷驚心動(dòng)魄、生死攸關(guān)的一幕。探測(cè)器從131千米的高空進(jìn)入火星大氣，時(shí)速高達(dá)21000公里（每秒5.9公里），要在短短七分鐘的時(shí)間內(nèi)，讓探測(cè)器的速度降至零，從而實(shí)現(xiàn)安全著陸。這也是所有火星探測(cè)任務(wù)中技術(shù)難度最大、失敗概率最高的關(guān)鍵時(shí)刻。這一階段被稱為“進(jìn)入、下降和著陸”（EDL）階段，是名副其實(shí)的“黑色七分鐘”。
回顧世界各國(guó)的火星探測(cè)歷史，我們發(fā)現(xiàn)，安全著陸在火星表面主要通過(guò)3種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：
第一種方式是氣囊緩沖。這種方式適用于輕質(zhì)量著陸器的登陸，當(dāng)著陸器在火星表面著陸前，包裹著陸器的氣囊充氣展開(kāi)，通過(guò)氣囊在火星上的彈跳逐步降低高度，實(shí)現(xiàn)成功著陸。1996年12月4日發(fā)射的探路者號(hào)火星車就是采用氣囊緩沖方式，成功著陸至火星表面，初步驗(yàn)證了進(jìn)入火星大氣、減速和著陸緩沖全過(guò)程的可行性；2003年6月和7月分別發(fā)射的勇氣號(hào)與機(jī)遇號(hào)這對(duì)“孿生”火星車，使氣囊緩沖著陸的方式得到了充分驗(yàn)證，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)火星表面較大范圍的巡視。
第二種方式是著陸支架緩沖。2007年8月4日發(fā)射的鳳凰號(hào)著陸器比機(jī)遇號(hào)和勇氣號(hào)火星車的質(zhì)量更重，如果依靠降落傘和安全氣囊著陸，則需使用更大面積的降落傘和體積更大的氣囊，但這會(huì)擠占所搭載的科學(xué)儀器的重量。因此，鳳凰號(hào)采用了火箭反推和著陸支架緩沖的方式，實(shí)現(xiàn)在火星北極地區(qū)的安全著陸。
第三種方式是空中吊車著陸。這種方式適用于大質(zhì)量著陸器的登陸，2011年美國(guó)發(fā)射的好奇號(hào)火星車首次采用這種技術(shù)并獲得成功。好奇號(hào)以每小時(shí)2萬(wàn)公里高速進(jìn)入火星大氣層，火星車被裝載在盾形的熱保護(hù)罩中，保護(hù)罩可以經(jīng)受高溫?zé)g和隔熱防護(hù)，確?；鹦擒嚧┰交鹦谴髿鈱訒r(shí)不會(huì)被燒毀。當(dāng)探測(cè)器距離火星表面11千米高度時(shí)，先打開(kāi)巨大的降落傘降低飛行速度，24秒之后，熱保護(hù)罩脫離。當(dāng)探測(cè)器下降到1.4千米高度時(shí)，背殼分離，探測(cè)器上的八臺(tái)制動(dòng)火箭點(diǎn)火，通過(guò)火箭反推將下降速度從每秒80米減速至每秒0.75米。當(dāng)探測(cè)器距離火星表面20米高度時(shí)，著陸器在空中“懸?！?，空中吊車釋放出尼龍繩，將“好奇”號(hào)火星車從著陸器上吊運(yùn)到火星表面，實(shí)現(xiàn)著陸。
好奇號(hào)火星車是一個(gè)功能齊全的移動(dòng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，相當(dāng)于地球上配備多種分析手段的巖礦分析實(shí)驗(yàn)室。好奇號(hào)重3.6噸，耗資26億美元，全部采用核能發(fā)電，是世界首個(gè)沒(méi)有太陽(yáng)能電池板的深空探測(cè)器。
對(duì)于20年后的載人登陸火星來(lái)說(shuō)，需要運(yùn)送到火星表面的登陸艙質(zhì)量更重，不僅需要強(qiáng)大的熱保護(hù)罩，還需要非常大面積的降落傘，并且把反推火箭動(dòng)力減速和空中吊車等手段統(tǒng)統(tǒng)用上，實(shí)現(xiàn)多種著陸手段的“混搭”，才能確保航天員安全登陸火星表面。目前，作為星座計(jì)劃核心的戰(zhàn)神號(hào)貨運(yùn)火箭、載人火箭、獵戶座載人飛船均已成功試飛，具備了載人登陸月球、小行星和火星的大部分功能。
2、火星航天服
航天服是保障航天員生命安全和工作能力的個(gè)人密閉裝備，用于保護(hù)航天員在真空或稀薄大氣、劇烈溫差、強(qiáng)烈太陽(yáng)風(fēng)和宇宙射線、微隕石撞擊等地外天體表面環(huán)境中安全生存。人體血液中含有氮?dú)?，在真空中的體積會(huì)膨脹。如果不穿加壓的密封航天服，航天員因體內(nèi)外壓差懸殊危及生命。登陸月球和火星表面的艙外用航天服還具有氧氣供應(yīng)、溫度調(diào)控等設(shè)施，保障航天員出艙活動(dòng)和實(shí)現(xiàn)天體表面考察。
火星宇航服是電影《火星救援》的重要道具，劇組在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)NASA正在研制的火星宇航服非常巨大，而且十分笨重。演員們穿上這樣的宇航服將很難拍攝。恰好導(dǎo)演斯科特在影片《普羅米修斯》中也用過(guò)宇航服，就把相應(yīng)的宇航服設(shè)計(jì)沿用到《火星救援》。
最終，電影呈現(xiàn)的火星宇航服參考了NASA設(shè)計(jì)的原版宇航服，并增加了更多實(shí)用功能，顯得更加具有觀賞性。劇組共制作15套宇航服，分別供6位航天員穿著。
火星表面環(huán)境十分嚴(yán)酷，非常寒冷且空氣稀薄。航天員在火星上進(jìn)行科學(xué)考察和建站任務(wù)時(shí)，必須穿戴著十分厚重的宇航服。真實(shí)的宇航服相當(dāng)于一套完整的生命保障系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，是航天員的救命必備物。NASA目前正在研制火星宇航服，利用火星探測(cè)器獲得的火星環(huán)境參數(shù)，設(shè)計(jì)出適應(yīng)火星環(huán)境和適合載人火星任務(wù)的宇航服。
真實(shí)的宇航服上不會(huì)有任何飾品，一切都將服務(wù)于保障航天員生命安全的目的。宇航服包括關(guān)節(jié)、手套、頭盔、氧氣系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子系統(tǒng)等。為避免火星彌漫的塵土影響航天員和登陸艙的運(yùn)作，NASA正在設(shè)計(jì)可以讓航天員從背部脫離的宇航服，航天員進(jìn)入登陸艙后，宇航服將被留在艙外，避免將塵土帶入艙內(nèi)，危害航天員健康。
3. 探路者號(hào)火星車
電影《火星救援》中，被遺棄在火星上的馬克為了與地面取得聯(lián)系，找到之前任務(wù)遺棄的探路者號(hào)火星車，重新與地面取得聯(lián)系，成功把他仍然存活的信息傳回地球。影片中的火星車相當(dāng)強(qiáng)大，不僅能翻山越嶺，還能裝載各種大型器具，應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況，甚至還可以外接帳篷，以擴(kuò)大內(nèi)部空間。
現(xiàn)實(shí)中的火星車功能沒(méi)有電影中這么強(qiáng)大，但歷史上還真的有過(guò)這么一輛火星車。1997年7月4日，火星探路者號(hào)（Mars Pathfinder）進(jìn)入火星大氣層，由降落傘進(jìn)行減速后飄向火星表面，在著陸前數(shù)秒鐘打開(kāi)9個(gè)巨大的保護(hù)氣囊，經(jīng)過(guò)一番彈跳翻滾后停了下來(lái)。氣囊放氣后，釋放出一個(gè)火星表面著陸器和一輛索杰納號(hào)火星車，這也是人類歷史上登陸火星的第一輛火星車。
真實(shí)的探路者號(hào)火星車重10公斤，有6個(gè)輪子，其行進(jìn)路線是事先設(shè)定好的。最快的行駛速度也僅為每分鐘60厘米，比蝸牛爬行快不了多少。探路者號(hào)在著陸點(diǎn)西南部發(fā)現(xiàn)了火星山谷中曾經(jīng)有過(guò)多次洪水暴發(fā)，有許多圓形和橢圓形的鵝卵石，說(shuō)明經(jīng)過(guò)水流的長(zhǎng)期沖擊。
4. 火星發(fā)電站
火星上沒(méi)有加油站，載人飛船和火星車都需要太陽(yáng)能電池作為能源。影片中的赫密斯號(hào)飛船就是用太陽(yáng)能電池發(fā)電提供能源，馬克也多次用太陽(yáng)能電池為火星車充電，進(jìn)行長(zhǎng)途驅(qū)車旅行。
現(xiàn)實(shí)中，我們頭頂?shù)膰?guó)際空間站擁有一套強(qiáng)大的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。電力越充分，越可以開(kāi)展多種操作和實(shí)驗(yàn)，并降低某套系統(tǒng)故障帶來(lái)的危險(xiǎn)。NASA研制中的獵戶座號(hào)載人飛船，也將采用太陽(yáng)能電池發(fā)電的方式提供能源。
萬(wàn)一遇到火星上天氣不好怎么辦呢？為了能在火星上生存，需要絕對(duì)可靠又耐用的電力來(lái)源，同位素溫差電池是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的選擇。
同位素溫差電池實(shí)際上是一個(gè)小型的核反應(yīng)堆。放射性同位素在衰變過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量熱能，同位素溫差電池就是這些熱能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。影片中，為了避免放射性輻射外泄，馬克將這玩意安裝在遠(yuǎn)離居住艙的位置。
現(xiàn)實(shí)中，NASA 使用同位素溫差電池已經(jīng)超過(guò)40年，在 20多次太空探索任務(wù)中使用過(guò)，包括好奇號(hào)火星車、新視野號(hào)冥王星探測(cè)器、以及未來(lái)的火星2020任務(wù)等?！靶乱曇啊碧?hào)同位素溫差電池內(nèi)裝10.9千克二氧化钚，利用其中的钚-238衰變時(shí)釋放熱量，通過(guò)溫差發(fā)電為航天器提供穩(wěn)定電力供應(yīng)。
為了避免放射性物質(zhì)泄漏污染太空，真實(shí)的同位素溫差電池都用多層十分堅(jiān)固的材料密封包裝，即便發(fā)生飛船爆炸等災(zāi)難性事故，也不會(huì)產(chǎn)生一絲裂痕。由于同位素溫差電池放釋放的是 射線，無(wú)法穿透衣物或皮膚，所以這些放射性也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。

四、往返火星500天

影片中，馬克準(zhǔn)備出發(fā)返回地球時(shí)，因電鉆操作失誤，探路者號(hào)火星車被電流燒壞，他與地面失去聯(lián)系。為與地面建立聯(lián)系，馬克必須繼續(xù)駕駛火星車抵達(dá)此前先期登陸的戰(zhàn)神4號(hào)返回艙。？旅途中，一場(chǎng)沙塵暴即將在火星上生成，將嚴(yán)重影響火星車上太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率，拖延火星車的行程。馬克能及時(shí)抵達(dá)戰(zhàn)神4號(hào)的返回艙嗎？地面控制中心的專家們進(jìn)行了緊張的磋商。
電影中的這個(gè)情節(jié)，一方面說(shuō)明，在載人登陸火星的任務(wù)中，應(yīng)隨時(shí)隨地保持與地面控制中心之間的通信，獲得地面支援。另一方面也說(shuō)明，若在火星上尋找到一個(gè)適宜的著陸點(diǎn)，不管是無(wú)人的火星探索任務(wù)，還是載人登陸火星，歷次任務(wù)的著陸點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，使每一次任務(wù)送抵火星的設(shè)備資源得到充分利用、彼此支援。
影片中，已經(jīng)撤離的戰(zhàn)神3號(hào)航天員乘組，在得知馬克仍然活著的消息后，隊(duì)員們都自愿接受任務(wù)，延長(zhǎng)500天的飛行時(shí)間，不返回地球，直接繞地球彈射回火星，接回隊(duì)友。？這里涉及到的一個(gè)科學(xué)場(chǎng)景是，為什么往返火星需要500天？
由于地球和火星都是運(yùn)動(dòng)的天體，所以從地球出發(fā)的火星探測(cè)器并非任何時(shí)候都可以發(fā)射，而是每隔2年零2個(gè)月（780天）才有一次發(fā)射機(jī)會(huì)，這樣的發(fā)射機(jī)會(huì)稱為發(fā)射窗口。也就是說(shuō)，火星探測(cè)器的發(fā)射窗口每隔26個(gè)月才會(huì)打開(kāi)一次。這是因?yàn)槊扛?80天，太陽(yáng)、地球、火星就會(huì)排列成一條直線，稱為火星沖，此時(shí)是發(fā)射火星探測(cè)器的好機(jī)會(huì)。
為研究航天員在奔赴火星的旅途中，長(zhǎng)期密閉環(huán)境對(duì)乘組健康狀態(tài)及工作能力的影響，特別是超長(zhǎng)時(shí)間飛行、完全自主控制、資源有限、無(wú)法實(shí)施身體及心理治療、火星表面出艙活動(dòng)等條件下的人體生理和心理狀態(tài)。俄羅斯聯(lián)合多國(guó)科學(xué)家于2010年6月3日展開(kāi)為期520天的登陸火星模擬實(shí)驗(yàn)，在人類歷史上首次模擬登陸火星航天飛行往返任務(wù)的全過(guò)程。
封閉試驗(yàn)分為三個(gè)部分：前250天為飛船發(fā)射和試驗(yàn)飛往火星的旅途、中間30天試驗(yàn)登陸火星、最后240天試驗(yàn)從火星返回地球。在試驗(yàn)階段，全部志愿者的生活和工作僅限于實(shí)體模型航天