前往火星的航程时间有望大幅缩短，一项发表于《宇航学报》的研究提出了全新思路。科学家发现，借助一条曾被忽视的小行星轨道，航天器或能在226天内完成往返火星任务，这一时间仅为现有方案的三分之一。不过，实现这一目标需要突破现有化学火箭的推进能力极限，甚至需依赖尚未成熟的核热推进技术。
研究核心源于小行星2001 CA21的轨道数据。这颗小行星的椭圆轨道具有低倾角、长轴特征，恰好横穿地球与火星的公转轨道。尽管后续观测修正了其轨道参数，但早期粗略数据仍为科学家提供了关键线索：一条固定几何规则可验证极端转移轨道的可行性。巴西天体物理学家马塞洛·德奥利维拉·索萨以此为基础，设定严格条件——候选轨道平面与小行星旧轨道夹角需控制在5度以内，随后利用拉姆伯特求解器对2027年、2029年及2031年的火星冲日窗口进行计算。
计算结果显示，2031年4月成为唯一可行的窗口期。该窗口衍生出两种往返方案：第一种为“极端方案”，总时长153天，包括33天去程、30天火星停留及90天返程；第二种为“可行快速方案”，总时长226天，包含56天去程、35天停留及135天返程。两种方案均满足5度夹角限制，且226天方案在纳入小行星轨道数据不确定性后仍保持有效。
支撑这些方案的关键指标是“超曲线剩余速度”。以226天方案为例，航天器脱离地球引力后的剩余速度需达到每秒16.9公里，所需能量约为常规火星任务的15倍，相当于美国“新视野”号冥王星探测器离轨能量的1.5倍。而载人飞船因需携带生命保障系统、居住舱及返程上升器，质量远超“新视野”号，能量需求将进一步攀升。33天方案更为极端，其出发速度需达每秒27.5公里，已超越现有化学火箭的理论极限。
抵达条件同样严苛。226天方案中，航天器抵达火星时的速度为每秒16.6公里，返回地球再入大气层时速度为每秒15.1公里。这一速度接近仍在研发中的隔热材料能力上限，其加热程度远高于月球返回任务。研究明确指出，化学推进已无法满足需求，核热推进成为唯一可行方向。这种发动机通过核反应堆加热液氢并喷出气体，效率可达传统化学发动机的2至3倍。
欧洲已在此领域展开布局。2023年，法国原子能和替代能源委员会启动“Alumni”项目，联合阿丽亚娜集团与法马通公司，围绕核热发动机开展可行性研究，目标为缩短火星航程并减少宇航员辐射暴露。同时，该机构并行推进“RocketRoll”核电推进项目，聚焦深空任务中太阳能不足的场景。项目经理格扎维埃·阿韦尔蒂表示，欧洲自20世纪80年代起便持续研究航天核系统，目前是唯一同时推进核热与核电两条路线的研究机构。两项成果将纳入技术路线图，计划于2035年前后推出验证机，这一时间点与2031年火星窗口期形成潜在呼应。
尽管研究未涉及飞船本体设计、质量预算或热防护计算等细节，但其核心价值在于证明：基于真实轨道数据，快速、可闭合的火星往返轨道并非理论最优解，而是切实存在。226天方案即便建立于存在不确定性的早期小行星轨道之上，仍具备可行性，为未来深空探索提供了新方向。
