火星|火星地球最近时相距6000万公里，天问一号为何六个多月才到达？探测器|星体|第一宇宙速度

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今年7月23日， “天问一号”火星探测器在海南文昌点火发射，承载着我国深空探测的首颗探测器将在浩瀚的宇宙空间中航行6个多月的时间，预计于明年2月份抵达火星轨道，届时探测器将继续环绕火星运行2个多月的时间，一方面通过环绕监测火星基本情况，包括整体的地形地貌、磁场、太阳风等，另外还要对火星地表进行深入探测，以寻找合适的火星车降落地点和时机。如果按照火星和地球最近的距离5600万公里计算， “天问一号”的飞行速度，似乎平均只有3.5公里每秒，这个速度远低于地球的第一宇宙速度，为何还能飞到火星呢？
第一宇宙速度和第二宇宙速度
第一宇宙速度又叫环绕速度，它指的是一个物体在星体表面，能够围绕星体做环绕运行所需要的最小速度。这个速度，早在牛顿发现万有引力定律之后就已经通过理论推导计算出来了，其表达式为V1＝√（GM/r），其中G为万有引力常数、M为星体质量、r为物体与星体质心的距离。
从立体空间的角度，我们可以看出，当一个物体围绕星体运行时，如果其受到的万有引力完全充当了环绕运行的向心力，那么这个物体沿着轨道切向运行，所拉大的与星体质心的距离，将与物体在万有引力作用下向质心坠落的距离相抵消，从而在空间上表现出稳定的环绕运行状态，在星体表面曲率的影响下，永远也坠落不到星体的表面。
如果物体的环绕线速度持续加大，那么它运行时与星体质心的距离也会不断增加，当达到一定程度后，就会使得物体运行轨道变为不封闭的抛物线，这个时候物体就会表现出脱离了星体的引力束缚，所以这个时候的最小速度也被称为逃逸速度，其表达式为V2＝√（2GM/r）。
在理论上，我们从地球上发射人造卫星，其要达到的线速度必须要满足地球的第一宇宙速度，即7.9公里每秒；如果要向其它行星发射探测器，则要达到的线速度必须要满足地球的第二宇宙速度，即11.2公里每秒。
节省燃料的必要性和重要性
由于火星和地球都属于太阳的行星，虽然轨道相邻，但是由于和太阳的距离有一定的差异，所以在各自的轨道上公转线速度也有一定差异，其中地球公转速度30公里每秒，火星24公里每秒，火地之间的距离也是时刻处于不断变化之中，最近距离为5600万公里左右，最远可达到4亿公里。
由于地球和火星的轨道是椭圆形的，它们之间最近的距离要间隔16年左右循环一次，这是“地火大冲年” ，在两个大冲年的间隔期内，又会有若干小冲年，平均间隔在2年多一点。因此目前发射火星探测器，需要选择这样的“地火相冲”年（大冲年或者小冲年）择机进行，以确保以最短的时间、最低的成本完成探测任务。比如今年就是一个“小冲年” ，地火之间的最短距离大约为6300万公里。