战神1号运载火箭
战神1号运载火箭（Long March 1，缩写LM-1）是中国第一款成功发射的运载火箭，也是中国第一款以自主研制为主的运载火箭。1960年1月29日，它在中国酒泉卫星发射中心发射并成功将“东方红一号”卫星送入轨道。战神1号运载火箭的成功发射奠定了中国航天事业的基础，也是中国航天史上的重要事件之一。
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战神一号运载火箭的作途是什么？
战神一号运载火箭为美国国家航空航天局在星座计划中所研制的载人太空载具。美国航天暨太空总署将使用战神一号运载火箭发射猎户座太空船，将于2010年航天飞机退役后接替其载人任务。
战神一号运载火箭之前被认为是载人太空载具，而战神五号运载火箭在星座计划中则是提供战神一号运载火箭补给的载货太空载具。战神一号及五号运载火箭以希腊神话中的战神命名，等同于罗马神话的马斯神。2009年10月，战神一号的亚轨道测试版，战神I-X火箭进行测试飞行，目前，火箭发射因为天气原因延后。
战神一号运载火箭在星座计划中属运送机组员的载人太空载具。不同于航天飞机是人货混合同时发射的太空载具，于星座计划中战神一号及五号运载火箭将分别载人及载货分两次发射。分两次发射可预留较多特殊设计的空间，完成不同目的的任务。
战神一号运载火箭主要设计为发射猎户座太空船的火箭，猎户座太空船为胶囊式的载人太空船，可将太空人运送到国际太空站、月球甚至是火星。
战神一号运载火箭是怎么设计的？
第一节
战神一号运载火箭的第一节为可重复发射的固态辅助火箭，较航天飞机的固态辅助火箭(SRB)为大。航天飞机的辅助火箭为四段式，战神一号运载火箭则有五段，推力较大且推进时间也较久。
其他修改如将移除联结航天飞机外部燃料槽(ET)的支架也将固态辅助火箭的鼻锥改为承接第二节的液体燃料槽，改良后的火箭将于联结处装备固态燃料分离引擎，于第二节引擎点火前将一二节分离。
第二节
战神一号运载火箭的第二节推进动力是J-2X火箭引擎，燃料是液态氢及液态氧(LOx)。在2007年7月16日,美国国家航空航天局宣布由洛克达因为J-2X火箭引擎的地面测试和试验飞行的公司，也是唯一一家签署J-2X引擎的公司。
原本美国国家航空航天局打算使用航天飞机主引擎当第二节，但由于价格高昂(每颗引擎$5.5-6千万美元),如果重新设计引擎，也要经过地面及真空测试;再者，第二节是不可重复使用的，所以决定使用J-2X火箭引擎，最重要的是其价格低廉(每颗引擎$2千万美元),而且只要改良，不必重新研发。
虽然J-2X火箭引擎是从现有的引擎改良，燃料供应系统却是全然新的。原先计划由航天飞机外燃料槽的内部结构进行修改，以"内槽"的方式分开燃料槽及氧化剂槽。最后使用阿波罗时期的概念，并不用内槽结构来减轻重量，而是在两个槽间以隔壁隔开。
现今的设计，使用简约的方式增加推进剂容量:以隔板隔开的燃料槽可装载297,900磅(约135吨)。较重的燃料可降低第二节引擎点火时的瞬间加速度，仅0.6G。
第二节的顶端将装配载人的猎户座太空船，下发也装设有类似农神一B运载火箭及农神五号运载火箭的推进系统，能在火箭飞行时控制第一及第二节的翻滚。
战神一号运载火箭的第二节也和航天飞机的外部燃料槽使用相同的泡绵绝缘体，可隔绝低温推进剂受热，且肯尼迪航天中心的气候潮湿，同样的绝缘材料也用在哥伦比亚号航天飞机上，但被绝缘材料的破片击中，造成返航时烧毁，然而战神一号运载火箭不会有此危险。
在2007年8月28日,美国国家航空航天局宣布与波音公司签约设计战神一号运载火箭的上面级。上面节将由美国国家航空航天局的密乔零件装配厂负责制造，即现今帮美国国家航空航天局制造航天飞机液态氢/液态氧燃料槽的一个装配厂。此装配厂在1960年代即建造农神五号运载火箭的S-IC节，当时属于波音公司的厂房。
战神火箭系列运载火箭的命名由来
取自美国的科幻小说,当时的构想(相当于战神五号运载火箭),第一节:两支四段式固态辅助火箭配上三颗航天飞机主引擎;第二节:一颗RL-10火箭引擎。由于书中取名为战神,所以就使用此名称。
战神系列运载火箭简介
战神一号运载火箭
战神一号运载火箭的装配图主条目：战神一号运载火箭
战神一号运载火箭是一两节式的运载火箭,第一节使用的是五段式固态运载火箭,第二节使用的是J-2X火箭引擎,燃料为液态氢/液态氧。未来将运载猎户座太空船至国际太空站或月球。
战神四号运载火箭
主条目：战神四号运载火箭
战神四号运载火箭与战神五号运载火箭类似,只是运送的性质不同。
战神五号运载火箭
主条目：战神五号运载火箭
战神五号运载火箭的辅助火箭为两枚五段式的固态辅助火箭,第一节使用五颗RS-68火箭引擎,第二节则为J-2X火箭引擎,第一及第二节皆以液态氢/液态氧为燃料。
未来展望
目前美国国家航空空暨太空总署将战神系列运载火箭定位在中程太空探索发展计划,主旨是借由此系列运载火箭建立中继站(月球基地),成为到达火星的跳板。
美国战神I-X火箭发射按计划坠入大西洋
北京时间10月28日23时30分，美国航天局“战神1-X”火箭在佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射台点火升空。这是美国首次对下一代运载火箭进行飞行测试，主要任务是收集飞行数据。
“战神1-X”火箭是为了代替航天飞机而开发的新一代载人火箭“战神1(Ares1)”的实验火箭，将成美国重返月球航天器之一。原定于美国东部时间27日8时(北京时间20时)发射，但因天气条件不佳，不得不推迟到今天发射。
升空约两分钟后，“战神I-X”飞行至距地面约39.6公里处，其第一级与第二级发生分离。随后按照预定计划，前者在降落伞的协助下落入大西洋，并被回收用于分析研究；后者和模拟载荷在内的火箭其余部分在不受控状态下坠入大西洋。
“战神I-X”火箭重800多吨，高约100米，超过了美国自由女神像。在测试过程中，上面安装的700多个高清晰传感器，不断向地面控制中心传输火箭飞行过程中的参数数据。美国航天局将对这些数据进行分析。
“战神”系列火箭、“奥赖恩”载人航天器及“牵牛星”月球登陆器是美国“新太空探索计划”的三大支柱。宇航员将乘坐“奥赖恩”飞往国际空间站，随后乘坐“牵牛星”登陆月球，完成任务后返回“奥赖恩”，并乘坐“奥赖恩”返回地球。
根据布什时期制定的这一计划，美国现有的航天飞机将于2010年全部退役，“奥赖恩”以及“战神”火箭最早将于2015年接棒进行载人航天活动。但奥巴马上台后，对计划进行重新审查，“奥赖恩”及“战神”的前途仍存变数。
战神一号运载火箭在发射过程中遇到了什么问题？
在2007年1月4日,美国国家航空航天局宣布战神一号运载火箭的系统和设备之设计全面再次检阅,这次的检阅是建造战神一号运载火箭第一个重要的里程碑?
在2007年整年,美国国家航空航天局打算改进战神一号运载火箭的部分设计,但少部分的设计之修改时间则延至2009年;2008年即开始进行品质测试和具体改良的工作,预估在2012年首次进行实际(有载人)发射的测试?在2009年底,所有的火箭设计将结束,并在2011年6月进行测试(无载人)?
发展瓶颈
在2008年1月,美国国家航空航天局发现战神一号运载火箭的第一节固态运载火箭在刚飞行的一分钟发生剧烈的振动,足以使整台运载火箭达到危险的状态?多次的加速度将此振动的频率更加频繁,造成振动的原因是第一节火箭内部的气流扰动?
美国国家航空航天局的官方早在2007年即了解到此问题,在2008年3月试着以减少运载火箭的压力来解决?
美国国家航空航天局承认此问题非常严重,五节中有四节可能有问题,但美国国家航空航天局也有信心此问题,因为过去有很多成功解决的例子?美国国家航空航天局也勾勒出这种全新的运输系统,因为早期的阿波罗号或航天飞机在改进的地方也遇上一些瓶颈,但总能化险为夷,迈向成功之路?
评价
战神一号运载火箭的构造曾被遭到某些主张的批评?
第一,制造酬载二十五吨级的火箭,可能被认为与现存的火箭公司竞争,如三角洲四号重型运载火箭,改进现行火箭的安全性并减少花费的提议也受到讨论,能减少研发金费,并以先前的技术延伸,应能达成较高的成功率?
美国国家航太暨太空总署的企划团队精选了一些战神一号运载火箭的反对意见,并评估较擎天神系列运载火箭或德尔塔系列运载火箭安全两倍的设计?于2007年中旬,报道指出来自国会的压力将取消航天飞机的发射并以擎天神及三角洲运载火箭取代?
第二,美国国家航太暨太空总署所选择的火箭结构需进行两项引擎改良计划-分别为需30亿美元研发经费的第一节五段式固态火箭及12亿美元研发经费的J-2X引擎?
其它多余的花费用在长远的改良计划和增加发射任务的安全性及较无功用的硬件设施去除,因为部分零件在航天飞机上是有好处的,但是用到战神系列运载火箭却形成累赘?事实上,批评者认为除了除去航天飞机主引擎和四段式固态辅助火箭,新火箭的结构也应移除有关航天飞机的部分零件?
第三,当今科技可能无法使计划中的火箭箭身稳定飞行,细长的结构造成前端的空气阻力极大,尾端也会产生紊乱的震波?所以,战神一号运载火箭将会来回摆动让火箭箭身能以最稳定的状态飞行?
航天飞机其固态辅助火箭之推力向量控制系统也可以持续地应负飞行中不稳定的状态,有效地减少火箭箭体不断转向(机械动作)的负担,另外,美国国家航空航天局开始处理风切现象的问题?
第四,各种造成战神一号运载火箭晚于表定时间的因素如预算压力及工程和科技的瓶颈,都有可能造成航天飞机除役到战神一号运载火箭首次发射间空窗期扩大?于2007年下半年,预定首度飞行将是航天飞机除役后五年的2015年?
第五,运载能力的质量降低是因为美国国家航空航天局缩小战神一号运载火箭的大小重量甚至是把猎户座太空船多余的安全逃脱火箭去除,猎户座太空船即位于战神一号运载火箭的顶端?
为了不影响现在航天飞机的发射底座,战神一号运载火箭的底座就极为棘手,不得已只能先做出战神一号运载火箭的各部分零件(例如五段式固态运载火箭和J-2X火箭引擎),战神五号运载火箭也只能如此,将所有零件完成却无法组装的窘境,评论家也预测如果行程表持续的延后,造成最后需加紧赶工而使航天飞机退役有重大的停摆,正如同航天飞机和农神五号交接的时候的大量财力耗损,如果再次重演,将使战神五号运载火箭的建造完成日遥遥无期?
战神一号运载火箭的设计历史是怎样的？
战神一号运载火箭和战神五号运载火箭这两款运载火箭显现出美国国家航空航天局的工程概念?战神一号运载火箭将配有一支五段式的固态火箭(非航天飞机的四段式固态辅助火箭),第二节长度较第一节短?
增进运输系统计划书
洛克希德马丁公司于1995年和马歇尔太空飞行中心签约增进运输系统计划书,其执行纲要概述一些类似战神一号运载火箭的太空运载工具,液体燃料的第二节位于大型固态火箭之上,并考虑在边变更型的第二节使用J-2S及航天飞机主引擎引擎?
探测系统建造计划书
2004年1月,在布什总统宣布太空探索的愿景后,于2005年4月29日授予美国国家航太暨太空总署一份探测系统建造计划书表示:以最高标准建造能达到月球或火星的载人及载物之太空运载工具,并能达到载人的标准及能往返于国际太空站及地球间?为了研制能够维持人类机能及易于操纵的探测月球设备,必须确认相关关键技术及增进各项探测系统?
火箭动力系统的建造
美国国家航太暨太空总署计划以航天飞机现有的设备来建造战神一号运载火箭?起先要使用航天飞机的四段式固态辅助火箭(SRB)做为第一节,并以一颗航天飞机主引擎为第二节?载货的火箭则与原设计相同,将使用五段式的固态辅助火箭,而末端节使用一颗航天飞机主发动机?
虽然战神一号运载火箭在初步凭估后可以成功的作为运载火箭,但进一步模拟测试发现四段式的第一节固态运载火箭可能无法负担猎户座太空船的酬载重量;所以在2006年1月,美国国家航空航天局宣布将减少猎户座太空船的大小,并改用五段式之第一节固态运载火箭,第二节运载火箭引擎也从一颗航天飞机主引擎(SSME)改为阿波罗改良版的J-2X火箭引擎?
从四段式固态运载火箭转变为五段式固态运载火箭让美国国家航空航天局可以达到与计划书相同的要求(虽然固态运载火箭的段数也可用其它数量),但选用五段式固态运载火箭主要原因是要配合J-2X火箭引擎?
一颗要价大约2-2.5千万美元的J-2X火箭引擎,只需结构复杂航天飞机主引擎的一半价格(5.5千万美元)?J-2X火箭引擎不像航天飞机主引擎只能在地面(非真空)点火,J-2X火箭引擎可在地面或接近真空的状态下点燃?
这种特殊的空气动力学原理在农神五号的S-IVB节即被使用,当时的火箭引擎是J-2火箭引擎,这颗火箭引擎将阿波罗太空船送上月球?在另一方面,航天飞机主引擎只要经过广泛的改良及测试,也可以在真空中产生动力(如果战神一号运载火箭可以精确进入飞行轨道和猎户座太空船预备有足够的燃料时),如果航天飞机主引擎可以在接近真空的状态下点燃,即可在太空中重复点燃?美国国家航空航天局此项测试并未在地面抽真空实际执行,而是在1988年STS-26以前太空中的主引擎测试短暂点燃航天飞机主引擎?
美国国家航太暨太空总署宣布ATKThiokol公司将建造战神一号运载火箭的第一节固态运载火箭,目前则为航天飞机建造固态辅助火箭?ATK也标下战神一号运载火箭的末端节建造工程?
洛克达因公司旗下的派翠特&怀特尼公司(正式的说法是火箭威尔公司和波音北美公司旗下的公司),是主要制作J-2X火箭引擎的次承包商,合约内容包括测试J-2X火箭引擎等项目,测试地点在阿拉巴马州的罕茨维尔的南方?
2007年1月4日,美国国家航太暨太空总署宣布战神一号运载火箭完成系统标准测试,是继航天飞机后的第一个通过测试的载人太空载具,此测试为设计过程中重要的里程碑,并确保战神一号运载火箭完成星座计划中重要的一环?
美国国家航太暨太空总署也宣布燃料槽的新设计,并不以航天飞机外部燃料槽的内槽技术分开液态氢槽及液态氧槽,而是用类似农神五号的S-II及S-IVB节的隔板将两槽分开,借此可使第二节较短且轻,且免去设计第二节及猎户座太空船连结处所必须承受太空船的重量?
2007年12月12日,美国国家航太暨太空总署宣布由波音公司提供及装配战神一号运载火箭的控制系统?
美国的“战神”火箭是干什么的？
战神火箭系列运载火箭 战神系列运载火箭 战神系列运载火箭 包含战神一号、战神四号和战神五号运载火箭,为美国于2010年航天飞机除役后接替发射任务的火箭,战神一号运载火箭属载人性质,计划酬载猎户座太空船运送太空人;其他两者为载物火箭计划酬载登月小艇等设备。 计划缘由 战神系列运载火箭是实行2004年美国总统布什的重返月球的演说,美国国家航空航天局经过多次的拟定和修改部分计划逐渐让重返月球的登月小艇及指挥舱与实际状况相符,整个计划称为星座计划(Project Constellation),预计战神一号运载火箭将于2011年进行测试。 命名由来 取自美国的科幻小说,当时的构想(相当于战神五号运载火箭),第一节:两支四段式固态辅助火箭配上三颗航天飞机主引擎;第二节:一颗RL-10火箭引擎。由于书中取名为战神,所以就使用此名称。 战神系列运载火箭简介 战神一号运载火箭 战神一号运载火箭的装配图主条目：战神一号运载火箭 战神一号运载火箭是一两节式的运载火箭,第一节使用的是五段式固态运载火箭,第二节使用的是J-2X火箭引擎,燃料为液态氢/液态氧。未来将运载猎户座太空船至国际太空站或月球。 战神四号运载火箭 主条目：战神四号运载火箭 战神四号运载火箭与战神五号运载火箭类似,只是运送的性质不同。 战神五号运载火箭 主条目：战神五号运载火箭 战神五号运载火箭的辅助火箭为两枚五段式的固态辅助火箭,第一节使用五颗RS-68火箭引擎,第二节则为J-2X火箭引擎,第一及第二节皆以液态氢/液态氧为燃料。 未来展望 目前美国国家航空空暨太空总署将战神系列运载火箭定位在中程太空探索发展计划,主旨是借由此系列运载火箭建立中继站(月球基地),成为到达火星的跳板。
“战神1号”是什么类型的火箭？
战神1号 为两级载人航天复合燃料火箭
战神一号运载火箭的第一节为可重复发射的固态辅助火箭
战神一号运载火箭的第二节推进动力是J-2X火箭引擎,燃料是液态氢及液态氧
猎户座飞船的其他型号
战神系列火箭新发动机
美国宇航局新一代载人航天系统“猎户座”被称为“吃了类固醇的阿波罗”，因为它与美国航天项目初期的阿波罗飞船十分相似。这种相似并不是都在表面；“战神1号”和“战神5号”运载火箭的上面级由J-2发动机的改进型驱动。J-2发动机曾是“阿波罗”项目“土星1号”和“土星5号”的动力系统。在这张照片中，称为J-2X的新发动机核心组件准备在位于密西西比州圣路易湾市附近的美宇航局斯坦尼斯航天中心进行测试。
猎户座飞船
“星座”计划中的“猎户座”飞船外观看上去同阿波罗飞船一样，但实际上前者比后者大的多。飞赴月球的“阿波罗”飞船携带3名宇航员，“猎户座”飞船则可以装载6名宇航员。在这张照片中，“猎户座”飞船模型正被运到弗吉尼亚州汉普顿市美宇航局兰利研究中心的飞机库。
“战神”火箭末级模型
战神”火箭将于明年进行首次试飞。这次试飞代号为“战神I-X”，将涉及“战神”火箭的末级模型。在这张照片中，美宇航局格伦研究中心的技术人员正在调试“战神”火箭的末级模型片断。
“战神”火箭末级模拟器片段
美宇航局肯尼迪航天中心飞行器装配大楼里面的“末级模拟器”片段，它们将用在定于明年进行的“战神I-X”试飞中。按照初步计划，“战神1号”火箭将会把宇航员送入国际空间站，而“战神5号”则承担着将宇航员和设备送上月球、近地小行星甚至是火星的重任。
战神1号
“战神1号”有一个逃逸塔，一旦出现紧急情况，逃逸塔会把“猎户座”飞船同“战神”火箭脱离，这样，发射任务也就流产。在这张照片中，美国武器与航天系统公司Alliant Techsystems的技术人员正在犹他州普瑞蒙特瑞试验支架上检查一个应急分离火箭发动机。
“战神5号”火箭模型风洞测试
“战神5号”火箭比当前的航天飞机高出一截，将使用液态燃料发动机和两个固体火箭发动机，这一配置同航天飞机相似。在这张照片中，技术人员正在位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天中心进行“战神5号”火箭模型的风洞测试。测试结果表明零部件周围的气流是声音速度的4.5倍。
“战神5号”两级火箭分离
在这张概念设计图中，“战神5号”重型火箭的第一级和第二级在发射后分离。照片是根据阿波罗计划早期照片和影片绘制的。
猎户座飞船试飞
这张概念设计图显示的是试飞失败后的“猎户座”飞船，两个降落伞缓缓把“猎户座”降至新墨西哥州白沙导弹试验场，“猎户座”飞船的试飞可能在此进行。
9.猎户座飞船气囊系统
随着“星座”计划从概念走向开发阶段，美宇航局因为预算和物理学等因素作出许多改变。根据最初的计划，“猎户座”飞船将返回地球，在陆地着陆，就像俄罗斯“联盟”号飞船一样。但是，返航着陆所需要的气囊系统的重量对“猎户座”飞船是个巨大负担，所以，美宇航局现正在集中研究实施类似阿波罗飞船那样的海上溅落。
猎鹰1号
随着美宇航局航天飞机退役日期日益临近，如何将宇航员和设备送入国际空间站变得愈加紧迫。届时，俄罗斯“联盟”号飞船将是载送人员往返于国际空间站的唯一飞行器，欧洲航天局一直在开发货运飞船，日本航天机构也启动了这方面的研究计划。美宇航局还将依赖于两个私营公司向太空运送货物，它们分别是总部设在加州霍桑的空间探索技术公司(简称SpaceX)和总部设在弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司。这张示意图是空间探索技术公司发射“猎鹰1号”的演示飞行。“猎鹰1号”为单引擎火箭，是9个引擎的火箭“猎鹰9号”雏形，将用于向国际空间站运送货物。
猎鹰9号
空间探索技术公司在得克萨斯州麦格雷戈测试9个引擎的发射系统“猎鹰9号”。该公司计划在2009年从佛罗里达州首次试射“猎鹰9号”火箭。空间探索技术公司还希望通过“猎鹰9号”火箭将宇航员送入国际空间站，但美宇航局并未与该公司签署资助其开发人员运输能力的协议。
登陆火星难在何处？
一、20年后的火星世界，二、火箭与飞船1.地火运输的战神号火箭2. 星际航行中的家——载人飞船，三、登陆火星1. 登陆火星的三种途径2、火星航天服3. 探路者号火星车4. 火星发电站，四、往返火星500天
一、20年后的火星世界
科幻是基于科学现实的未来展望。10月2日，好莱坞年度科幻大片《火星救援》在北美上映，真地展现了20年后人类登陆火星的场景。作为太阳系八大行星之一，人类为何对火星情有独钟？
纵观太阳系演化历史，我们发现人类的命运其实十分脆弱，面临地震和海啸、火山爆发、小天体撞击、地球磁极倒转、超级太阳风暴等重大灾难，这些灾难甚至可能导致地球生命大灭绝。因此，人类必须有足够的危机感和紧迫感，在灭顶之灾来临前，找到可以延续人类火种的避难所。
由于航天运输能力的，人类还无法飞出太阳系。而在太阳系内，只有火星的自然环境与地球最相似，是人类移居外星球的首选目标。人类迄今已开展42次火星探测，1996年以来就已发射11颗探测器，取得大量探测资料。火星已成为除地球外人类认识程度最高的行星，甚至超过人类已经登陆过的月球。
实现人类首次登月让美国在空间争霸中击败对手，自最后一次阿波罗登月至今已过去43年。载人航天被长期在地球轨道，这种状态已经到了必须改变的时刻。未来，NASA将逐步退出低轨道航天飞行和商业发射，把这些任务承包给民营企业，激活民间热情并显著降低发射成本。将集中力量发展月球以及更远的深空探测，载人登陆火星就是其中的首要目标。如今的载人航天已经到了突破地球引力束缚，为实现载人登陆火星而努力的关键阶段。
载人登陆火星不仅需要丰富的知识积累、坚实的技术储备、专业全面的人才队伍，还需要合适的气候和支持。美国人对火星怀有浓厚兴趣，NASA的火星任务一直得到民众支持。美国火星任务的成功率达70%，21次任务中17次获得成功。特别是本世纪的火星任务全部成功。作为一个鼓励冒险、创新和探索精神的移家，实现人类首次登陆火星的目标在美国无疑具有强大的号召力。
不管是载人重返月球还是载人登小行星，瞄准的都是实现载人登火星，只是实现途径不同而已。基于对科学发展战略的认识，我们不妨作一个大胆的预测，人类将在未来20年内（2035年前）首次踏上火星表面，航天员乘组可能是美国人或美国牵头的国际合作小组。而后人类将朝着建立火星前哨站、改造火星环境、火星移民的长远目标逐步迈进。
2013年，荷兰一家私人公司曾推出火星移民计划，将挑选两男两女于2023年登陆火星并定居，多位华裔入选100人候选名单。但用单程票前往火星的冒险行为只是一种商业炒作，真正的载人登陆火星必须是往返双程，使航天员到火星后还有机会返回。
相较之下，《火星救援》是一部具有超强现实感的硬科幻大片，具有坚实的科学基础，其中幻想的成分很少，真实模拟了NASA将要实施的载人火星旅行。
《火星救援》整个故事发生的时间，以及探索火星采用的技术手段，很多是根据NASA的载人登陆火星计划演化而来的。影片中用到了大量NASA正在研发或已真实应用于太空探索的高技术装备。在观看电影的过程中，你将看到大量的火星科学常识和尖端的航天技术，你会被这些触手可及的未来深深打动，因此，观看科幻大片的过程也是一次科学传播的盛宴。
随着科技的发展，太空科幻作品与现实航天科技的界线越来越模糊，昨天曾经畅想的太空科幻，已在今日成为现实。与超炫超玄的《星际穿越》相比，《火星救援》里没有令脑缺氧的天体物理公式，只有一个被遗弃的太空农夫，在荒芜寂静的火星上种他的土豆。
二、火箭与飞船
1.地火运输的战神号火箭
《火星救援》影片中出现过三种火箭，分别是NASA的战神3号和战神4号火箭，以及中国的太阳神重型火箭。航天员飞往火星搭载的是战神3号火箭，而马克为了返回地球，需要在火星上长途跋涉3200公里，找到的是战神4号火箭的返回舱。战神4号之前已经着陆到火星上，马克要在适当的节点把自己发射升空，与在太空中等候他的战神3号队员汇合，然后返回地球。
在现实中，战神系列火箭是NASA正在研制的新一代运载火箭，包括载人火箭和货运火箭两种类型，主要用于载人重返月球和载人登陆火星的航天飞行，这也是以载人重返月球和建立月球基地为目标的星座计划主要任务之一。2009年，星座计划被取消，但战神系列火箭和载人飞船的研制任务得以保留。
其中，战神1号运载火箭是星座计划中负责运送航天员乘组的载人火箭。火箭直径5.5 米、高94 米，分两级点火，其中第一级为固体燃料发动机，第二级为液氢液氧燃料发动机。近地轨道运载能力为有效载荷25吨。作为载人火箭，战神1号具有高安全性、高可靠性，以及相对较低的发射成本，主要用于将猎户座号载人飞船发射到太空，与货运飞船对接后飞往月球或火星。
2009年10月28日23时30分，为实施重返月球计划而研发的“战神I-X”火箭美国佛罗里达州在肯尼迪航天中心39B发射台进行首次测试飞行，目的是收集飞行数据。火箭起飞重量816吨，最大推力1360吨，总飞行时间369秒，试验获得了成功。
战神5号火箭是星座计划中的货运火箭。直径8.40米、高度116米，同样分两级点火，均为液氢液氧燃料发动机。在重返月球计划中，战神5号火箭运载牵牛星号登月舱和地球出发级，与战神1号火箭运载的猎户座载人飞船在地球轨道对接后，组合在一起飞向月球。战神5号预计2018年首次发射。
在国内，随着中国经济实力逐渐增强，未来也将开展载人深空探测活动，研制新型载人火箭和重型运载火箭将是必然趋势。影片显示中国将在2030年试飞太阳神号重型运载火箭。不过，中国不太可能用太阳神来命名火箭，我们正在研制的火箭都属于长征系列。
2. 星际航行中的家——载人飞船
在《火星救援》中，航天员乘组搭载赫密斯号载人飞船飞往火星。这一飞船的设计参考了正在研发中的猎户座号载人飞船。NASA研发猎户座号正是瞄准未来载人登陆月球和火星的目标。
猎户座号是已经中止的星座计划的重要组成部分，是一种用于替代航天飞机、可重复性使用的多用途乘员探索飞行器（Crew Exploration Vehicle，CEV）。每次可向国际空间站运送6名航天员，也可将4名航天员运送到月球上，经改装甚至还可载人登陆火星。NASA探测系统任务委员会2006年8月31日宣布，委托洛克希德.马丁公司设计建造“猎户座号”，合同总价值80亿美元。首次飞行计划不晚于2014年，首次飞往月球的时间不晚于2020年。2014年12月5日，猎户座飞船首次不载人试飞成功，飞船绕地球飞行两圈后回到地面。
登月飞船（六位航天员）和登火飞船（四位航天员）的区别
航天员人数和航天飞行时间是载人飞船设计的重要参数，直接影响载人深空探测任务的技术性能和总体规模。月球与地球的距离较近，登月飞船乘员人数一般按照六人设计；而火星与地球的距离太远，鉴于火箭运载能力有限，载人登陆火星的飞船物资消耗太大，一般乘员人数为四人。
三、登陆火星
1. 登陆火星的三种途径
火星车或着陆器，要穿过火星大气层才能“踏”上火星表面，这期间需要经历惊心动魄、生死攸关的一幕。探测器从131千米的高空进入火星大气，时速高达21000公里（每秒5.9公里），要在短短七分钟的时间内，让探测器的速度降至零，从而实现安全着陆。这也是所有火星探测任务中技术难度最大、失败概率最高的关键时刻。这一阶段被称为“进入、下降和着陆”（EDL）阶段，是名副其实的“黑色七分钟”。
回顾世界各国的火星探测历史，我们发现，安全着陆在火星表面主要通过3种方式来实现：
第一种方式是气囊缓冲。这种方式适用于轻质量着陆器的登陆，当着陆器在火星表面着陆前，包裹着陆器的气囊充气展开，通过气囊在火星上的弹跳逐步降低高度，实现成功着陆。1996年12月4日发射的探路者号火星车就是采用气囊缓冲方式，成功着陆至火星表面，初步验证了进入火星大气、减速和着陆缓冲全过程的可行性；2003年6月和7月分别发射的勇气号与机遇号这对“孪生”火星车，使气囊缓冲着陆的方式得到了充分验证，成功实现了对火星表面较大范围的巡视。
勇气号和机遇号火星车采用气囊缓冲方式，成功着陆在火星表面
第二种方式是着陆支架缓冲。2007年8月4日发射的凤凰号着陆器比机遇号和勇气号火星车的质量更重，如果依靠降落伞和安全气囊着陆，则需使用更大面积的降落伞和体积更大的气囊，但这会挤占所搭载的科学仪器的重量。因此，凤凰号采用了火箭反推和着陆支架缓冲的方式，实现在火星北极地区的安全着陆。
凤凰号着陆器利用反推火箭实现动力减速，这种方式适用于较重着陆器的着陆，同时可准确选择着陆点
第三种方式是空中吊车着陆。这种方式适用于大质量着陆器的登陆，2011年美国发射的好奇号火星车首次采用这种技术并获得成功。好奇号以每小时2万公里高速进入火星大气层，火星车被装载在盾形的热保护罩中，保护罩可以经受高温烧蚀和隔热防护，确保火星车穿越火星大气层时不会被烧毁。当探测器距离火星表面11千米高度时，先打开巨大的降落伞降低飞行速度，24秒之后，热保护罩脱离。当探测器下降到1.4千米高度时，背壳分离，探测器上的八台制动火箭点火，通过火箭反推将下降速度从每秒80米减速至每秒0.75米。当探测器距离火星表面20米高度时，着陆器在空中“悬停”，空中吊车释放出尼龙绳，将“好奇”号火星车从着陆器上吊运到火星表面，实现着陆。
好奇号火星车是一个功能齐全的移动科学实验室，相当于地球上配备多种分析手段的岩矿分析实验室。好奇号重3.6吨，耗资26亿美元，全部采用核能发电，是世界首个没有太阳能电池板的深空探测器。
空中吊车释放出尼龙绳，将好奇号火星车吊运到火星表面
对于20年后的载人登陆火星来说，需要运送到火星表面的登陆舱质量更重，不仅需要强大的热保护罩，还需要非常大面积的降落伞，并且把反推火箭动力减速和空中吊车等手段统统用上，实现多种着陆手段的“混搭”，才能确保航天员安全登陆火星表面。目前，作为星座计划核心的战神号货运火箭、载人火箭、猎户座载人飞船均已成功试飞，具备了载人登陆月球、小行星和火星的大部分功能。
登陆火星需要热保护罩、大降落伞、反推火箭、空中吊车等多种技术手段混搭，才能确保航天员安全登陆火星表面
2、火星航天服
航天服是保障航天员生命安全和工作能力的个人密闭装备，用于保护航天员在真空或稀薄大气、剧烈温差、强烈太阳风和宇宙射线、微陨石撞击等地外天体表面环境中安全生存。人体血液中含有氮气，在真空中的体积会膨胀。如果不穿加压的密封航天服，航天员因体内外压差悬殊危及生命。登陆月球和火星表面的舱外用航天服还具有氧气供应、温度等设施，保障航天员出舱活动和实现天体表面考察。
火星宇航服是电影《火星救援》的重要道具，剧组在调研中发现NASA正在研制的火星宇航服非常巨大，而且十分笨重。演员们穿上这样的宇航服将很难拍摄。恰好导演斯科特在影片《普罗米修斯》中也用过宇航服，就把相应的宇航服设计沿用到《火星救援》。
最终，电影呈现的火星宇航服参考了NASA设计的原版宇航服，并增加了更多实用功能，显得更加具有观赏性。剧组共制作15套宇航服，分别供6位航天员穿着。
火星表面环境十分严酷，非常寒冷且空气稀薄。航天员在火星上进行科学考察和建站任务时，必须穿戴着十分厚重的宇航服。真实的宇航服相当于一套完整的生命保障系统，功能强大，是航天员的救命必备物。NASA目前正在研制火星宇航服，利用火星探测器获得的火星环境参数，设计出适应火星环境和适合载人火星任务的宇航服。
真实的宇航服上不会有任何饰品，一切都将服务于保障航天员生命安全的目的。宇航服包括关节、手套、头盔、氧气系统、水循环系统、散热系统、通信系统、电子系统等。为避免火星弥漫的尘土影响航天员和登陆舱的运作，NASA正在设计可以让航天员从背部脱离的宇航服，航天员进入登陆舱后，宇航服将被留在舱外，避免将尘土带入舱内，危害航天员健康。
3. 探路者号火星车
电影《火星救援》中，被遗弃在火星上的马克为了与地面取得联系，找到之前任务遗弃的探路者号火星车，重新与地面取得联系，成功把他仍然存活的信息传回地球。影片中的火星车相当强大，不仅能翻山越岭，还能装载各种大型器具，应对各种突发状况，甚至还可以外接帐篷，以扩大内部空间。
现实中的火星车功能没有电影中这么强大，但历史上还真的有过这么一辆火星车。1997年7月4日，火星探路者号（Mars Pathfinder）进入火星大气层，由降落伞进行减速后飘向火星表面，在着陆前数秒钟打开9个巨大的保护气囊，经过一番弹跳翻滚后停了下来。气囊放气后，释放出一个火星表面着陆器和一辆索杰纳号火星车，这也是人类历史上登陆火星的第一辆火星车。
真实的探路者号火星车重10公斤，有6个轮子，其行进路线是事先设定好的。最快的行驶速度也仅为每分钟60厘米，比蜗牛爬行快不了多少。探路者号在着陆点西南部发现了火星山谷中曾经有过多次洪水暴发，有许多圆形和椭圆形的鹅卵石，说明经过水流的长期冲击。
4. 火星发电站
火星上没有加油站，载人飞船和火星车都需要太阳能电池作为能源。影片中的赫密斯号飞船就是用太阳能电池发电提供能源，马克也多次用太阳能电池为火星车充电，进行长途驱车旅行。
现实中，我们头顶的国际空间站拥有一套强大的太阳能发电系统。电力越充分，越可以开展多种操作和实验，并降低某套系统故障带来的危险。NASA研制中的猎户座号载人飞船，也将采用太阳能电池发电的方式提供能源。
万一遇到火星上天气不好怎么办呢？为了能在火星上生存，需要绝对可靠又耐用的电力来源，同位素温差电池是一个现实的选择。
同位素温差电池实际上是一个小型的核反应堆。放射性同位素在衰变过程会产生大量热能，同位素温差电池就是这些热能转换成电能的发电系统。影片中，为了避免放射性辐射外泄，马克将这玩意安装在远离居住舱的位置。
现实中，NASA 使用同位素温差电池已经超过40年，在20多次太空探索任务中使用过，包括好奇号火星车、新视野号冥王星探测器、以及未来的火星2020任务等。“新视野”号同位素温差电池内装10.9千克二氧化钚，利用其中的钚-238衰变时释放热量，通过温差发电为航天器提供稳定电力供应。
为了避免放射性物质泄漏污染太空，真实的同位素温差电池都用多层十分坚固的材料密封包装，即便发生飞船爆炸等灾难性事故，也不会产生一丝裂痕。由于同位素温差电池放释放的是α射线，无法穿透衣物或皮肤，所以这些放射性也不会对人体产生危害。
四、往返火星500天
影片中，马克准备出发返回地球时，因电钻操作失误，探路者号火星车被电流烧坏，他与地面失去联系。为与地面建立联系，马克必须继续驾驶火星车抵达此前先期登陆的战神4号返回舱。 旅途中，一场沙尘暴即将在火星上生成，将严重影响火星车上太阳能电池的发电效率，拖延火星车的行程。马克能及时抵达战神4号的返回舱吗？地面控制中心的专家们进行了紧张的磋商。
电影中的这个情节，一方面说明，在载人登陆火星的任务中，应随时随地保持与地面控制中心之间的通信，获得地面支持。另一方面也说明，若在火星上寻找到一个适宜的着陆点，不管是无人的火星探索任务，还是载人登陆火星，历次任务的着陆点应尽量靠近，使每一次任务送抵火星的设备资源得到充分利用、彼此支持。
影片中，已经撤离的战神3号航天员乘组，在得知马克仍然活着的消息后，队员们都自愿接受任务，延长500天的飞行时间，不返回地球，直接绕地球弹射回火星，接回队友。 这里涉及到的一个科学场景是，为什么往返火星需要500天？
由于地球和火星都是运动的天体，所以从地球出发的火星探测器并非任何时候都可以发射，而是每隔2年零2个月（780天）才有一次发射机会，这样的发射机会称为发射窗口。也就是说，火星探测器的发射窗口每隔26个月才会打开一次。这是因为每隔780天，太阳、地球、火星就会排列成一条直线，称为火星冲，此时是发射火星探测器的好机会。
为研究航天员在奔赴火星的旅途中，长期密闭环境对乘组健康状态及工作能力的影响，特别是超长时间飞行、完全自主控制、资源有限、无法实施身体及心理治疗、火星表面出舱活动等条件下的人体生理和心理状态。俄罗斯联合多国科学家于2010年6月3日展开为期520天的登陆火星模拟实验，在人类历史上首次模拟登陆火星航天飞行往返任务的全过程。
载人登陆火星往返需要500天，如何克服旅途的寂寞、恐惧和疾病，需要在地面开展大量试验。图为俄罗斯开展的“火星-500”生存试验
封闭试验分为三个部分：前250天为飞船发射和试验飞往火星的旅途、中间30天试验登陆火星、最后240天试验从火星返回地球。在试验阶段，全部志愿者的生活和工作仅限于实体模型航天器，所需资源要求一次装备到位。志愿者不能和外部直接交流，若透过互联网交流会有20分钟延迟。飞船完全自主控制，医学救助通过遥控操作技术实现。包括中国航天员王跃在内的6名志愿者经历了从火箭发射、行星际旅行、火星登陆到返回地球的全过程。
火箭发射架能重复利用吗?
火箭发射架是重复利用的，它是固定在一个地方的，发射架用特殊材料制成，耐高温，除非是强烈冲撞，一般情况下，经过检修后可以重复使用！ 而火箭是一次性的！
战神一号运载火箭的作途是什么？
战神一号运载火箭为美国国家航空航天局在星座计划中所研制的载人太空载具。美国航天暨太空总署将使用战神一号运载火箭发射猎户座太空船，将于2010年航天飞机退役后接替其载人任务。
战神一号运载火箭之前被认为是载人太空载具，而战神五号运载火箭在星座计划中则是提供战神一号运载火箭补给的载货太空载具。战神一号及五号运载火箭以希腊神话中的战神命名，等同于罗马神话的马斯神。2009年10月，战神一号的亚轨道测试版，战神I-X火箭进行测试飞行，目前，火箭发射因为天气原因延后。
战神一号运载火箭在星座计划中属运送机组员的载人太空载具。不同于航天飞机是人货混合同时发射的太空载具，于星座计划中战神一号及五号运载火箭将分别载人及载货分两次发射。分两次发射可预留较多特殊设计的空间，完成不同目的的任务。
战神一号运载火箭主要设计为发射猎户座太空船的火箭，猎户座太空船为胶囊式的载人太空船，可将太空人运送到国际太空站、月球甚至是火星。
战神一号运载火箭是怎么设计的？
第一节
战神一号运载火箭的第一节为可重复发射的固态辅助火箭，较航天飞机的固态辅助火箭(SRB)为大。航天飞机的辅助火箭为四段式，战神一号运载火箭则有五段，推力较大且推进时间也较久。
其他修改如将移除联结航天飞机外部燃料槽(ET)的支架也将固态辅助火箭的鼻锥改为承接第二节的液体燃料槽，改良后的火箭将于联结处装备固态燃料分离引擎，于第二节引擎点火前将一二节分离。
第二节
战神一号运载火箭的第二节推进动力是J-2X火箭引擎，燃料是液态氢及液态氧(LOx)。在2007年7月16日,美国国家航空航天局宣布由洛克达因为J-2X火箭引擎的地面测试和试验飞行的公司，也是唯一一家签署J-2X引擎的公司。
原本美国国家航空航天局打算使用航天飞机主引擎当第二节，但由于价格高昂(每颗引擎$5.5-6千万美元),如果重新设计引擎，也要经过地面及真空测试;再者，第二节是不可重复使用的，所以决定使用J-2X火箭引擎，最重要的是其价格低廉(每颗引擎$2千万美元),而且只要改良，不必重新研发。
虽然J-2X火箭引擎是从现有的引擎改良，燃料供应系统却是全然新的。原先计划由航天飞机外燃料槽的内部结构进行修改，以"内槽"的方式分开燃料槽及氧化剂槽。最后使用阿波罗时期的概念，并不用内槽结构来减轻重量，而是在两个槽间以隔壁隔开。
现今的设计，使用简约的方式增加推进剂容量:以隔板隔开的燃料槽可装载297,900磅(约135吨)。较重的燃料可降低第二节引擎点火时的瞬间加速度，仅0.6G。
第二节的顶端将装配载人的猎户座太空船，下发也装设有类似农神一B运载火箭及农神五号运载火箭的推进系统，能在火箭飞行时控制第一及第二节的翻滚。
战神一号运载火箭的第二节也和航天飞机的外部燃料槽使用相同的泡绵绝缘体，可隔绝低温推进剂受热，且肯尼迪航天中心的气候潮湿，同样的绝缘材料也用在哥伦比亚号航天飞机上，但被绝缘材料的破片击中，造成返航时烧毁，然而战神一号运载火箭不会有此危险。
在2007年8月28日,美国国家航空航天局宣布与波音公司签约设计战神一号运载火箭的上面级。上面节将由美国国家航空航天局的密乔零件装配厂负责制造，即现今帮美国国家航空航天局制造航天飞机液态氢/液态氧燃料槽的一个装配厂。此装配厂在1960年代即建造农神五号运载火箭的S-IC节，当时属于波音公司的厂房。
战神火箭系列运载火箭的命名由来
取自美国的科幻小说,当时的构想(相当于战神五号运载火箭),第一节:两支四段式固态辅助火箭配上三颗航天飞机主引擎;第二节:一颗RL-10火箭引擎。由于书中取名为战神,所以就使用此名称。
战神系列运载火箭简介
战神一号运载火箭
战神一号运载火箭的装配图主条目：战神一号运载火箭
战神一号运载火箭是一两节式的运载火箭,第一节使用的是五段式固态运载火箭,第二节使用的是J-2X火箭引擎,燃料为液态氢/液态氧。未来将运载猎户座太空船至国际太空站或月球。
战神四号运载火箭
主条目：战神四号运载火箭
战神四号运载火箭与战神五号运载火箭类似,只是运送的性质不同。
战神五号运载火箭
主条目：战神五号运载火箭
战神五号运载火箭的辅助火箭为两枚五段式的固态辅助火箭,第一节使用五颗RS-68火箭引擎,第二节则为J-2X火箭引擎,第一及第二节皆以液态氢/液态氧为燃料。
未来展望
目前美国国家航空空暨太空总署将战神系列运载火箭定位在中程太空探索发展计划,主旨是借由此系列运载火箭建立中继站(月球基地),成为到达火星的跳板。
美国战神I-X火箭发射按计划坠入大西洋
北京时间10月28日23时30分，美国航天局“战神1-X”火箭在佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射台点火升空。这是美国首次对下一代运载火箭进行飞行测试，主要任务是收集飞行数据。
“战神1-X”火箭是为了代替航天飞机而开发的新一代载人火箭“战神1(Ares1)”的实验火箭，将成美国重返月球航天器之一。原定于美国东部时间27日8时(北京时间20时)发射，但因天气条件不佳，不得不推迟到今天发射。
升空约两分钟后，“战神I-X”飞行至距地面约39.6公里处，其第一级与第二级发生分离。随后按照预定计划，前者在降落伞的协助下落入大西洋，并被回收用于分析研究；后者和模拟载荷在内的火箭其余部分在不受控状态下坠入大西洋。
“战神I-X”火箭重800多吨，高约100米，超过了美国自由女神像。在测试过程中，上面安装的700多个高清晰传感器，不断向地面控制中心传输火箭飞行过程中的参数数据。美国航天局将对这些数据进行分析。
“战神”系列火箭、“奥赖恩”载人航天器及“牵牛星”月球登陆器是美国“新太空探索计划”的三大支柱。宇航员将乘坐“奥赖恩”飞往国际空间站，随后乘坐“牵牛星”登陆月球，完成任务后返回“奥赖恩”，并乘坐“奥赖恩”返回地球。
根据布什时期制定的这一计划，美国现有的航天飞机将于2010年全部退役，“奥赖恩”以及“战神”火箭最早将于2015年接棒进行载人航天活动。但奥巴马上台后，对计划进行重新审查，“奥赖恩”及“战神”的前途仍存变数。
战神一号运载火箭在发射过程中遇到了什么问题？
在2007年1月4日,美国国家航空航天局宣布战神一号运载火箭的系统和设备之设计全面再次检阅,这次的检阅是建造战神一号运载火箭第一个重要的里程碑?
在2007年整年,美国国家航空航天局打算改进战神一号运载火箭的部分设计,但少部分的设计之修改时间则延至2009年;2008年即开始进行品质测试和具体改良的工作,预估在2012年首次进行实际(有载人)发射的测试?在2009年底,所有的火箭设计将结束,并在2011年6月进行测试(无载人)?
发展瓶颈
在2008年1月,美国国家航空航天局发现战神一号运载火箭的第一节固态运载火箭在刚飞行的一分钟发生剧烈的振动,足以使整台运载火箭达到危险的状态?多次的加速度将此振动的频率更加频繁,造成振动的原因是第一节火箭内部的气流扰动?
美国国家航空航天局的官方早在2007年即了解到此问题,在2008年3月试着以减少运载火箭的压力来解决?
美国国家航空航天局承认此问题非常严重,五节中有四节可能有问题,但美国国家航空航天局也有信心此问题,因为过去有很多成功解决的例子?美国国家航空航天局也勾勒出这种全新的运输系统,因为早期的阿波罗号或航天飞机在改进的地方也遇上一些瓶颈,但总能化险为夷,迈向成功之路?
评价
战神一号运载火箭的构造曾被遭到某些主张的批评?
第一,制造酬载二十五吨级的火箭,可能被认为与现存的火箭公司竞争,如三角洲四号重型运载火箭,改进现行火箭的安全性并减少花费的提议也受到讨论,能减少研发金费,并以先前的技术延伸,应能达成较高的成功率?
美国国家航太暨太空总署的企划团队精选了一些战神一号运载火箭的反对意见,并评估较擎天神系列运载火箭或德尔塔系列运载火箭安全两倍的设计?于2007年中旬,报道指出来自国会的压力将取消航天飞机的发射并以擎天神及三角洲运载火箭取代?
第二,美国国家航太暨太空总署所选择的火箭结构需进行两项引擎改良计划-分别为需30亿美元研发经费的第一节五段式固态火箭及12亿美元研发经费的J-2X引擎?
其它多余的花费用在长远的改良计划和增加发射任务的安全性及较无功用的硬件设施去除,因为部分零件在航天飞机上是有好处的,但是用到战神系列运载火箭却形成累赘?事实上,批评者认为除了除去航天飞机主引擎和四段式固态辅助火箭,新火箭的结构也应移除有关航天飞机的部分零件?
第三,当今科技可能无法使计划中的火箭箭身稳定飞行,细长的结构造成前端的空气阻力极大,尾端也会产生紊乱的震波?所以,战神一号运载火箭将会来回摆动让火箭箭身能以最稳定的状态飞行?
航天飞机其固态辅助火箭之推力向量控制系统也可以持续地应负飞行中不稳定的状态,有效地减少火箭箭体不断转向(机械动作)的负担,另外,美国国家航空航天局开始处理风切现象的问题?
第四,各种造成战神一号运载火箭晚于表定时间的因素如预算压力及工程和科技的瓶颈,都有可能造成航天飞机除役到战神一号运载火箭首次发射间空窗期扩大?于2007年下半年,预定首度飞行将是航天飞机除役后五年的2015年?
第五,运载能力的质量降低是因为美国国家航空航天局缩小战神一号运载火箭的大小重量甚至是把猎户座太空船多余的安全逃脱火箭去除,猎户座太空船即位于战神一号运载火箭的顶端?
为了不影响现在航天飞机的发射底座,战神一号运载火箭的底座就极为棘手,不得已只能先做出战神一号运载火箭的各部分零件(例如五段式固态运载火箭和J-2X火箭引擎),战神五号运载火箭也只能如此,将所有零件完成却无法组装的窘境,评论家也预测如果行程表持续的延后,造成最后需加紧赶工而使航天飞机退役有重大的停摆,正如同航天飞机和农神五号交接的时候的大量财力耗损,如果再次重演,将使战神五号运载火箭的建造完成日遥遥无期?
战神一号运载火箭的设计历史是怎样的？
战神一号运载火箭和战神五号运载火箭这两款运载火箭显现出美国国家航空航天局的工程概念?战神一号运载火箭将配有一支五段式的固态火箭(非航天飞机的四段式固态辅助火箭),第二节长度较第一节短?
增进运输系统计划书
洛克希德马丁公司于1995年和马歇尔太空飞行中心签约增进运输系统计划书,其执行纲要概述一些类似战神一号运载火箭的太空运载工具,液体燃料的第二节位于大型固态火箭之上,并考虑在边变更型的第二节使用J-2S及航天飞机主引擎引擎?
探测系统建造计划书
2004年1月,在布什总统宣布太空探索的愿景后,于2005年4月29日授予美国国家航太暨太空总署一份探测系统建造计划书表示:以最高标准建造能达到月球或火星的载人及载物之太空运载工具,并能达到载人的标准及能往返于国际太空站及地球间?为了研制能够维持人类机能及易于操纵的探测月球设备,必须确认相关关键技术及增进各项探测系统?
火箭动力系统的建造
美国国家航太暨太空总署计划以航天飞机现有的设备来建造战神一号运载火箭?起先要使用航天飞机的四段式固态辅助火箭(SRB)做为第一节,并以一颗航天飞机主引擎为第二节?载货的火箭则与原设计相同,将使用五段式的固态辅助火箭,而末端节使用一颗航天飞机主发动机?
虽然战神一号运载火箭在初步凭估后可以成功的作为运载火箭,但进一步模拟测试发现四段式的第一节固态运载火箭可能无法负担猎户座太空船的酬载重量;所以在2006年1月,美国国家航空航天局宣布将减少猎户座太空船的大小,并改用五段式之第一节固态运载火箭,第二节运载火箭引擎也从一颗航天飞机主引擎(SSME)改为阿波罗改良版的J-2X火箭引擎?
从四段式固态运载火箭转变为五段式固态运载火箭让美国国家航空航天局可以达到与计划书相同的要求(虽然固态运载火箭的段数也可用其它数量),但选用五段式固态运载火箭主要原因是要配合J-2X火箭引擎?
一颗要价大约2-2.5千万美元的J-2X火箭引擎,只需结构复杂航天飞机主引擎的一半价格(5.5千万美元)?J-2X火箭引擎不像航天飞机主引擎只能在地面(非真空)点火,J-2X火箭引擎可在地面或接近真空的状态下点燃?
这种特殊的空气动力学原理在农神五号的S-IVB节即被使用,当时的火箭引擎是J-2火箭引擎,这颗火箭引擎将阿波罗太空船送上月球?在另一方面,航天飞机主引擎只要经过广泛的改良及测试,也可以在真空中产生动力(如果战神一号运载火箭可以精确进入飞行轨道和猎户座太空船预备有足够的燃料时),如果航天飞机主引擎可以在接近真空的状态下点燃,即可在太空中重复点燃?美国国家航空航天局此项测试并未在地面抽真空实际执行,而是在1988年STS-26以前太空中的主引擎测试短暂点燃航天飞机主引擎?
美国国家航太暨太空总署宣布ATKThiokol公司将建造战神一号运载火箭的第一节固态运载火箭,目前则为航天飞机建造固态辅助火箭?ATK也标下战神一号运载火箭的末端节建造工程?
洛克达因公司旗下的派翠特&怀特尼公司(正式的说法是火箭威尔公司和波音北美公司旗下的公司),是主要制作J-2X火箭引擎的次承包商,合约内容包括测试J-2X火箭引擎等项目,测试地点在阿拉巴马州的罕茨维尔的南方?
2007年1月4日,美国国家航太暨太空总署宣布战神一号运载火箭完成系统标准测试,是继航天飞机后的第一个通过测试的载人太空载具,此测试为设计过程中重要的里程碑,并确保战神一号运载火箭完成星座计划中重要的一环?
美国国家航太暨太空总署也宣布燃料槽的新设计,并不以航天飞机外部燃料槽的内槽技术分开液态氢槽及液态氧槽,而是用类似农神五号的S-II及S-IVB节的隔板将两槽分开,借此可使第二节较短且轻,且免去设计第二节及猎户座太空船连结处所必须承受太空船的重量?
2007年12月12日,美国国家航太暨太空总署宣布由波音公司提供及装配战神一号运载火箭的控制系统?
美国的“战神”火箭是干什么的？
战神火箭系列运载火箭 战神系列运载火箭 战神系列运载火箭 包含战神一号、战神四号和战神五号运载火箭,为美国于2010年航天飞机除役后接替发射任务的火箭,战神一号运载火箭属载人性质,计划酬载猎户座太空船运送太空人;其他两者为载物火箭计划酬载登月小艇等设备。 计划缘由 战神系列运载火箭是实行2004年美国总统布什的重返月球的演说,美国国家航空航天局经过多次的拟定和修改部分计划逐渐让重返月球的登月小艇及指挥舱与实际状况相符,整个计划称为星座计划(Project Constellation),预计战神一号运载火箭将于2011年进行测试。 命名由来 取自美国的科幻小说,当时的构想(相当于战神五号运载火箭),第一节:两支四段式固态辅助火箭配上三颗航天飞机主引擎;第二节:一颗RL-10火箭引擎。由于书中取名为战神,所以就使用此名称。 战神系列运载火箭简介 战神一号运载火箭 战神一号运载火箭的装配图主条目：战神一号运载火箭 战神一号运载火箭是一两节式的运载火箭,第一节使用的是五段式固态运载火箭,第二节使用的是J-2X火箭引擎,燃料为液态氢/液态氧。未来将运载猎户座太空船至国际太空站或月球。 战神四号运载火箭 主条目：战神四号运载火箭 战神四号运载火箭与战神五号运载火箭类似,只是运送的性质不同。 战神五号运载火箭 主条目：战神五号运载火箭 战神五号运载火箭的辅助火箭为两枚五段式的固态辅助火箭,第一节使用五颗RS-68火箭引擎,第二节则为J-2X火箭引擎,第一及第二节皆以液态氢/液态氧为燃料。 未来展望 目前美国国家航空空暨太空总署将战神系列运载火箭定位在中程太空探索发展计划,主旨是借由此系列运载火箭建立中继站(月球基地),成为到达火星的跳板。
“战神1号”是什么类型的火箭？
战神1号 为两级载人航天复合燃料火箭
战神一号运载火箭的第一节为可重复发射的固态辅助火箭
战神一号运载火箭的第二节推进动力是J-2X火箭引擎,燃料是液态氢及液态氧
猎户座飞船的其他型号
战神系列火箭新发动机
美国宇航局新一代载人航天系统“猎户座”被称为“吃了类固醇的阿波罗”，因为它与美国航天项目初期的阿波罗飞船十分相似。这种相似并不是都在表面；“战神1号”和“战神5号”运载火箭的上面级由J-2发动机的改进型驱动。J-2发动机曾是“阿波罗”项目“土星1号”和“土星5号”的动力系统。在这张照片中，称为J-2X的新发动机核心组件准备在位于密西西比州圣路易湾市附近的美宇航局斯坦尼斯航天中心进行测试。
猎户座飞船
“星座”计划中的“猎户座”飞船外观看上去同阿波罗飞船一样，但实际上前者比后者大的多。飞赴月球的“阿波罗”飞船携带3名宇航员，“猎户座”飞船则可以装载6名宇航员。在这张照片中，“猎户座”飞船模型正被运到弗吉尼亚州汉普顿市美宇航局兰利研究中心的飞机库。
“战神”火箭末级模型
战神”火箭将于明年进行首次试飞。这次试飞代号为“战神I-X”，将涉及“战神”火箭的末级模型。在这张照片中，美宇航局格伦研究中心的技术人员正在调试“战神”火箭的末级模型片断。
“战神”火箭末级模拟器片段
美宇航局肯尼迪航天中心飞行器装配大楼里面的“末级模拟器”片段，它们将用在定于明年进行的“战神I-X”试飞中。按照初步计划，“战神1号”火箭将会把宇航员送入国际空间站，而“战神5号”则承担着将宇航员和设备送上月球、近地小行星甚至是火星的重任。
战神1号
“战神1号”有一个逃逸塔，一旦出现紧急情况，逃逸塔会把“猎户座”飞船同“战神”火箭脱离，这样，发射任务也就流产。在这张照片中，美国武器与航天系统公司Alliant Techsystems的技术人员正在犹他州普瑞蒙特瑞试验支架上检查一个应急分离火箭发动机。
“战神5号”火箭模型风洞测试
“战神5号”火箭比当前的航天飞机高出一截，将使用液态燃料发动机和两个固体火箭发动机，这一配置同航天飞机相似。在这张照片中，技术人员正在位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天中心进行“战神5号”火箭模型的风洞测试。测试结果表明零部件周围的气流是声音速度的4.5倍。
“战神5号”两级火箭分离
在这张概念设计图中，“战神5号”重型火箭的第一级和第二级在发射后分离。照片是根据阿波罗计划早期照片和影片绘制的。
猎户座飞船试飞
这张概念设计图显示的是试飞失败后的“猎户座”飞船，两个降落伞缓缓把“猎户座”降至新墨西哥州白沙导弹试验场，“猎户座”飞船的试飞可能在此进行。
9.猎户座飞船气囊系统
随着“星座”计划从概念走向开发阶段，美宇航局因为预算和物理学等因素作出许多改变。根据最初的计划，“猎户座”飞船将返回地球，在陆地着陆，就像俄罗斯“联盟”号飞船一样。但是，返航着陆所需要的气囊系统的重量对“猎户座”飞船是个巨大负担，所以，美宇航局现正在集中研究实施类似阿波罗飞船那样的海上溅落。
猎鹰1号
随着美宇航局航天飞机退役日期日益临近，如何将宇航员和设备送入国际空间站变得愈加紧迫。届时，俄罗斯“联盟”号飞船将是载送人员往返于国际空间站的唯一飞行器，欧洲航天局一直在开发货运飞船，日本航天机构也启动了这方面的研究计划。美宇航局还将依赖于两个私营公司向太空运送货物，它们分别是总部设在加州霍桑的空间探索技术公司(简称SpaceX)和总部设在弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司。这张示意图是空间探索技术公司发射“猎鹰1号”的演示飞行。“猎鹰1号”为单引擎火箭，是9个引擎的火箭“猎鹰9号”雏形，将用于向国际空间站运送货物。
猎鹰9号
空间探索技术公司在得克萨斯州麦格雷戈测试9个引擎的发射系统“猎鹰9号”。该公司计划在2009年从佛罗里达州首次试射“猎鹰9号”火箭。空间探索技术公司还希望通过“猎鹰9号”火箭将宇航员送入国际空间站，但美宇航局并未与该公司签署资助其开发人员运输能力的协议。
登陆火星难在何处？
一、20年后的火星世界，二、火箭与飞船1.地火运输的战神号火箭2. 星际航行中的家——载人飞船，三、登陆火星1. 登陆火星的三种途径2、火星航天服3. 探路者号火星车4. 火星发电站，四、往返火星500天
一、20年后的火星世界
科幻是基于科学现实的未来展望。10月2日，好莱坞年度科幻大片《火星救援》在北美上映，真地展现了20年后人类登陆火星的场景。作为太阳系八大行星之一，人类为何对火星情有独钟？
纵观太阳系演化历史，我们发现人类的命运其实十分脆弱，面临地震和海啸、火山爆发、小天体撞击、地球磁极倒转、超级太阳风暴等重大灾难，这些灾难甚至可能导致地球生命大灭绝。因此，人类必须有足够的危机感和紧迫感，在灭顶之灾来临前，找到可以延续人类火种的避难所。
由于航天运输能力的，人类还无法飞出太阳系。而在太阳系内，只有火星的自然环境与地球最相似，是人类移居外星球的首选目标。人类迄今已开展42次火星探测，1996年以来就已发射11颗探测器，取得大量探测资料。火星已成为除地球外人类认识程度最高的行星，甚至超过人类已经登陆过的月球。
实现人类首次登月让美国在空间争霸中击败对手，自最后一次阿波罗登月至今已过去43年。载人航天被长期在地球轨道，这种状态已经到了必须改变的时刻。未来，NASA将逐步退出低轨道航天飞行和商业发射，把这些任务承包给民营企业，激活民间热情并显著降低发射成本。将集中力量发展月球以及更远的深空探测，载人登陆火星就是其中的首要目标。如今的载人航天已经到了突破地球引力束缚，为实现载人登陆火星而努力的关键阶段。
载人登陆火星不仅需要丰富的知识积累、坚实的技术储备、专业全面的人才队伍，还需要合适的气候和支持。美国人对火星怀有浓厚兴趣，NASA的火星任务一直得到民众支持。美国火星任务的成功率达70%，21次任务中17次获得成功。特别是本世纪的火星任务全部成功。作为一个鼓励冒险、创新和探索精神的移家，实现人类首次登陆火星的目标在美国无疑具有强大的号召力。
不管是载人重返月球还是载人登小行星，瞄准的都是实现载人登火星，只是实现途径不同而已。基于对科学发展战略的认识，我们不妨作一个大胆的预测，人类将在未来20年内（2035年前）首次踏上火星表面，航天员乘组可能是美国人或美国牵头的国际合作小组。而后人类将朝着建立火星前哨站、改造火星环境、火星移民的长远目标逐步迈进。
2013年，荷兰一家私人公司曾推出火星移民计划，将挑选两男两女于2023年登陆火星并定居，多位华裔入选100人候选名单。但用单程票前往火星的冒险行为只是一种商业炒作，真正的载人登陆火星必须是往返双程，使航天员到火星后还有机会返回。
相较之下，《火星救援》是一部具有超强现实感的硬科幻大片，具有坚实的科学基础，其中幻想的成分很少，真实模拟了NASA将要实施的载人火星旅行。
《火星救援》整个故事发生的时间，以及探索火星采用的技术手段，很多是根据NASA的载人登陆火星计划演化而来的。影片中用到了大量NASA正在研发或已真实应用于太空探索的高技术装备。在观看电影的过程中，你将看到大量的火星科学常识和尖端的航天技术，你会被这些触手可及的未来深深打动，因此，观看科幻大片的过程也是一次科学传播的盛宴。
随着科技的发展，太空科幻作品与现实航天科技的界线越来越模糊，昨天曾经畅想的太空科幻，已在今日成为现实。与超炫超玄的《星际穿越》相比，《火星救援》里没有令脑缺氧的天体物理公式，只有一个被遗弃的太空农夫，在荒芜寂静的火星上种他的土豆。
二、火箭与飞船
1.地火运输的战神号火箭
《火星救援》影片中出现过三种火箭，分别是NASA的战神3号和战神4号火箭，以及中国的太阳神重型火箭。航天员飞往火星搭载的是战神3号火箭，而马克为了返回地球，需要在火星上长途跋涉3200公里，找到的是战神4号火箭的返回舱。战神4号之前已经着陆到火星上，马克要在适当的节点把自己发射升空，与在太空中等候他的战神3号队员汇合，然后返回地球。
在现实中，战神系列火箭是NASA正在研制的新一代运载火箭，包括载人火箭和货运火箭两种类型，主要用于载人重返月球和载人登陆火星的航天飞行，这也是以载人重返月球和建立月球基地为目标的星座计划主要任务之一。2009年，星座计划被取消，但战神系列火箭和载人飞船的研制任务得以保留。
其中，战神1号运载火箭是星座计划中负责运送航天员乘组的载人火箭。火箭直径5.5 米、高94 米，分两级点火，其中第一级为固体燃料发动机，第二级为液氢液氧燃料发动机。近地轨道运载能力为有效载荷25吨。作为载人火箭，战神1号具有高安全性、高可靠性，以及相对较低的发射成本，主要用于将猎户座号载人飞船发射到太空，与货运飞船对接后飞往月球或火星。
2009年10月28日23时30分，为实施重返月球计划而研发的“战神I-X”火箭美国佛罗里达州在肯尼迪航天中心39B发射台进行首次测试飞行，目的是收集飞行数据。火箭起飞重量816吨，最大推力1360吨，总飞行时间369秒，试验获得了成功。
战神5号火箭是星座计划中的货运火箭。直径8.40米、高度116米，同样分两级点火，均为液氢液氧燃料发动机。在重返月球计划中，战神5号火箭运载牵牛星号登月舱和地球出发级，与战神1号火箭运载的猎户座载人飞船在地球轨道对接后，组合在一起飞向月球。战神5号预计2018年首次发射。
在国内，随着中国经济实力逐渐增强，未来也将开展载人深空探测活动，研制新型载人火箭和重型运载火箭将是必然趋势。影片显示中国将在2030年试飞太阳神号重型运载火箭。不过，中国不太可能用太阳神来命名火箭，我们正在研制的火箭都属于长征系列。
2. 星际航行中的家——载人飞船
在《火星救援》中，航天员乘组搭载赫密斯号载人飞船飞往火星。这一飞船的设计参考了正在研发中的猎户座号载人飞船。NASA研发猎户座号正是瞄准未来载人登陆月球和火星的目标。
猎户座号是已经中止的星座计划的重要组成部分，是一种用于替代航天飞机、可重复性使用的多用途乘员探索飞行器（Crew Exploration Vehicle，CEV）。每次可向国际空间站运送6名航天员，也可将4名航天员运送到月球上，经改装甚至还可载人登陆火星。NASA探测系统任务委员会2006年8月31日宣布，委托洛克希德.马丁公司设计建造“猎户座号”，合同总价值80亿美元。首次飞行计划不晚于2014年，首次飞往月球的时间不晚于2020年。2014年12月5日，猎户座飞船首次不载人试飞成功，飞船绕地球飞行两圈后回到地面。
登月飞船（六位航天员）和登火飞船（四位航天员）的区别
航天员人数和航天飞行时间是载人飞船设计的重要参数，直接影响载人深空探测任务的技术性能和总体规模。月球与地球的距离较近，登月飞船乘员人数一般按照六人设计；而火星与地球的距离太远，鉴于火箭运载能力有限，载人登陆火星的飞船物资消耗太大，一般乘员人数为四人。
三、登陆火星
1. 登陆火星的三种途径
火星车或着陆器，要穿过火星大气层才能“踏”上火星表面，这期间需要经历惊心动魄、生死攸关的一幕。探测器从131千米的高空进入火星大气，时速高达21000公里（每秒5.9公里），要在短短七分钟的时间内，让探测器的速度降至零，从而实现安全着陆。这也是所有火星探测任务中技术难度最大、失败概率最高的关键时刻。这一阶段被称为“进入、下降和着陆”（EDL）阶段，是名副其实的“黑色七分钟”。
回顾世界各国的火星探测历史，我们发现，安全着陆在火星表面主要通过3种方式来实现：
第一种方式是气囊缓冲。这种方式适用于轻质量着陆器的登陆，当着陆器在火星表面着陆前，包裹着陆器的气囊充气展开，通过气囊在火星上的弹跳逐步降低高度，实现成功着陆。1996年12月4日发射的探路者号火星车就是采用气囊缓冲方式，成功着陆至火星表面，初步验证了进入火星大气、减速和着陆缓冲全过程的可行性；2003年6月和7月分别发射的勇气号与机遇号这对“孪生”火星车，使气囊缓冲着陆的方式得到了充分验证，成功实现了对火星表面较大范围的巡视。
勇气号和机遇号火星车采用气囊缓冲方式，成功着陆在火星表面
第二种方式是着陆支架缓冲。2007年8月4日发射的凤凰号着陆器比机遇号和勇气号火星车的质量更重，如果依靠降落伞和安全气囊着陆，则需使用更大面积的降落伞和体积更大的气囊，但这会挤占所搭载的科学仪器的重量。因此，凤凰号采用了火箭反推和着陆支架缓冲的方式，实现在火星北极地区的安全着陆。
凤凰号着陆器利用反推火箭实现动力减速，这种方式适用于较重着陆器的着陆，同时可准确选择着陆点
第三种方式是空中吊车着陆。这种方式适用于大质量着陆器的登陆，2011年美国发射的好奇号火星车首次采用这种技术并获得成功。好奇号以每小时2万公里高速进入火星大气层，火星车被装载在盾形的热保护罩中，保护罩可以经受高温烧蚀和隔热防护，确保火星车穿越火星大气层时不会被烧毁。当探测器距离火星表面11千米高度时，先打开巨大的降落伞降低飞行速度，24秒之后，热保护罩脱离。当探测器下降到1.4千米高度时，背壳分离，探测器上的八台制动火箭点火，通过火箭反推将下降速度从每秒80米减速至每秒0.75米。当探测器距离火星表面20米高度时，着陆器在空中“悬停”，空中吊车释放出尼龙绳，将“好奇”号火星车从着陆器上吊运到火星表面，实现着陆。
好奇号火星车是一个功能齐全的移动科学实验室，相当于地球上配备多种分析手段的岩矿分析实验室。好奇号重3.6吨，耗资26亿美元，全部采用核能发电，是世界首个没有太阳能电池板的深空探测器。
空中吊车释放出尼龙绳，将好奇号火星车吊运到火星表面
对于20年后的载人登陆火星来说，需要运送到火星表面的登陆舱质量更重，不仅需要强大的热保护罩，还需要非常大面积的降落伞，并且把反推火箭动力减速和空中吊车等手段统统用上，实现多种着陆手段的“混搭”，才能确保航天员安全登陆火星表面。目前，作为星座计划核心的战神号货运火箭、载人火箭、猎户座载人飞船均已成功试飞，具备了载人登陆月球、小行星和火星的大部分功能。
登陆火星需要热保护罩、大降落伞、反推火箭、空中吊车等多种技术手段混搭，才能确保航天员安全登陆火星表面
2、火星航天服
航天服是保障航天员生命安全和工作能力的个人密闭装备，用于保护航天员在真空或稀薄大气、剧烈温差、强烈太阳风和宇宙射线、微陨石撞击等地外天体表面环境中安全生存。人体血液中含有氮气，在真空中的体积会膨胀。如果不穿加压的密封航天服，航天员因体内外压差悬殊危及生命。登陆月球和火星表面的舱外用航天服还具有氧气供应、温度等设施，保障航天员出舱活动和实现天体表面考察。
火星宇航服是电影《火星救援》的重要道具，剧组在调研中发现NASA正在研制的火星宇航服非常巨大，而且十分笨重。演员们穿上这样的宇航服将很难拍摄。恰好导演斯科特在影片《普罗米修斯》中也用过宇航服，就把相应的宇航服设计沿用到《火星救援》。
最终，电影呈现的火星宇航服参考了NASA设计的原版宇航服，并增加了更多实用功能，显得更加具有观赏性。剧组共制作15套宇航服，分别供6位航天员穿着。
火星表面环境十分严酷，非常寒冷且空气稀薄。航天员在火星上进行科学考察和建站任务时，必须穿戴着十分厚重的宇航服。真实的宇航服相当于一套完整的生命保障系统，功能强大，是航天员的救命必备物。NASA目前正在研制火星宇航服，利用火星探测器获得的火星环境参数，设计出适应火星环境和适合载人火星任务的宇航服。
真实的宇航服上不会有任何饰品，一切都将服务于保障航天员生命安全的目的。宇航服包括关节、手套、头盔、氧气系统、水循环系统、散热系统、通信系统、电子系统等。为避免火星弥漫的尘土影响航天员和登陆舱的运作，NASA正在设计可以让航天员从背部脱离的宇航服，航天员进入登陆舱后，宇航服将被留在舱外，避免将尘土带入舱内，危害航天员健康。
3. 探路者号火星车
电影《火星救援》中，被遗弃在火星上的马克为了与地面取得联系，找到之前任务遗弃的探路者号火星车，重新与地面取得联系，成功把他仍然存活的信息传回地球。影片中的火星车相当强大，不仅能翻山越岭，还能装载各种大型器具，应对各种突发状况，甚至还可以外接帐篷，以扩大内部空间。
现实中的火星车功能没有电影中这么强大，但历史上还真的有过这么一辆火星车。1997年7月4日，火星探路者号（Mars Pathfinder）进入火星大气层，由降落伞进行减速后飘向火星表面，在着陆前数秒钟打开9个巨大的保护气囊，经过一番弹跳翻滚后停了下来。气囊放气后，释放出一个火星表面着陆器和一辆索杰纳号火星车，这也是人类历史上登陆火星的第一辆火星车。
真实的探路者号火星车重10公斤，有6个轮子，其行进路线是事先设定好的。最快的行驶速度也仅为每分钟60厘米，比蜗牛爬行快不了多少。探路者号在着陆点西南部发现了火星山谷中曾经有过多次洪水暴发，有许多圆形和椭圆形的鹅卵石，说明经过水流的长期冲击。
4. 火星发电站
火星上没有加油站，载人飞船和火星车都需要太阳能电池作为能源。影片中的赫密斯号飞船就是用太阳能电池发电提供能源，马克也多次用太阳能电池为火星车充电，进行长途驱车旅行。
现实中，我们头顶的国际空间站拥有一套强大的太阳能发电系统。电力越充分，越可以开展多种操作和实验，并降低某套系统故障带来的危险。NASA研制中的猎户座号载人飞船，也将采用太阳能电池发电的方式提供能源。
万一遇到火星上天气不好怎么办呢？为了能在火星上生存，需要绝对可靠又耐用的电力来源，同位素温差电池是一个现实的选择。
同位素温差电池实际上是一个小型的核反应堆。放射性同位素在衰变过程会产生大量热能，同位素温差电池就是这些热能转换成电能的发电系统。影片中，为了避免放射性辐射外泄，马克将这玩意安装在远离居住舱的位置。
现实中，NASA 使用同位素温差电池已经超过40年，在20多次太空探索任务中使用过，包括好奇号火星车、新视野号冥王星探测器、以及未来的火星2020任务等。“新视野”号同位素温差电池内装10.9千克二氧化钚，利用其中的钚-238衰变时释放热量，通过温差发电为航天器提供稳定电力供应。
为了避免放射性物质泄漏污染太空，真实的同位素温差电池都用多层十分坚固的材料密封包装，即便发生飞船爆炸等灾难性事故，也不会产生一丝裂痕。由于同位素温差电池放释放的是α射线，无法穿透衣物或皮肤，所以这些放射性也不会对人体产生危害。
四、往返火星500天
影片中，马克准备出发返回地球时，因电钻操作失误，探路者号火星车被电流烧坏，他与地面失去联系。为与地面建立联系，马克必须继续驾驶火星车抵达此前先期登陆的战神4号返回舱。 旅途中，一场沙尘暴即将在火星上生成，将严重影响火星车上太阳能电池的发电效率，拖延火星车的行程。马克能及时抵达战神4号的返回舱吗？地面控制中心的专家们进行了紧张的磋商。
电影中的这个情节，一方面说明，在载人登陆火星的任务中，应随时随地保持与地面控制中心之间的通信，获得地面支持。另一方面也说明，若在火星上寻找到一个适宜的着陆点，不管是无人的火星探索任务，还是载人登陆火星，历次任务的着陆点应尽量靠近，使每一次任务送抵火星的设备资源得到充分利用、彼此支持。
影片中，已经撤离的战神3号航天员乘组，在得知马克仍然活着的消息后，队员们都自愿接受任务，延长500天的飞行时间，不返回地球，直接绕地球弹射回火星，接回队友。 这里涉及到的一个科学场景是，为什么往返火星需要500天？
由于地球和火星都是运动的天体，所以从地球出发的火星探测器并非任何时候都可以发射，而是每隔2年零2个月（780天）才有一次发射机会，这样的发射机会称为发射窗口。也就是说，火星探测器的发射窗口每隔26个月才会打开一次。这是因为每隔780天，太阳、地球、火星就会排列成一条直线，称为火星冲，此时是发射火星探测器的好机会。
为研究航天员在奔赴火星的旅途中，长期密闭环境对乘组健康状态及工作能力的影响，特别是超长时间飞行、完全自主控制、资源有限、无法实施身体及心理治疗、火星表面出舱活动等条件下的人体生理和心理状态。俄罗斯联合多国科学家于2010年6月3日展开为期520天的登陆火星模拟实验，在人类历史上首次模拟登陆火星航天飞行往返任务的全过程。
载人登陆火星往返需要500天，如何克服旅途的寂寞、恐惧和疾病，需要在地面开展大量试验。图为俄罗斯开展的“火星-500”生存试验
封闭试验分为三个部分：前250天为飞船发射和试验飞往火星的旅途、中间30天试验登陆火星、最后240天试验从火星返回地球。在试验阶段，全部志愿者的生活和工作仅限于实体模型航天器，所需资源要求一次装备到位。志愿者不能和外部直接交流，若透过互联网交流会有20分钟延迟。飞船完全自主控制，医学救助通过遥控操作技术实现。包括中国航天员王跃在内的6名志愿者经历了从火箭发射、行星际旅行、火星登陆到返回地球的全过程。
火箭发射架能重复利用吗?
火箭发射架是重复利用的，它是固定在一个地方的，发射架用特殊材料制成，耐高温，除非是强烈冲撞，一般情况下，经过检修后可以重复使用！ 而火箭是一次性的！
