美国航空航天局的工程师观察火星时，看到的就好像一株行星大小的捕蝇草。它用科学发现诱惑着我们，但一旦我们踏上那个星球，重力和恶劣的气候就会合力把我们困在那儿。
而这是不可以发生的。如果说电影《火星救援》给了现实的宇宙探索什么教训的话，那就是民众不会支持花费数十亿美元，却只能把宇航员困在另一个世界的计划。可以说美国航空航天局有关这个红色星球的探测计划中最关键的部分就是如何离开那儿。
美国航空航天局要建造可以完成离开任务的宇宙飞船——火箭升空器。这将是一项艰巨的工程，如果升空器载满燃料，就会因过重而无法从地球上起飞，也无法在火星上安全着陆。
因此，这就需要提前组装升空器并在宇航员到达火星前几年就将其发射到那个红色星球，这样它就可以在那儿通过挤压稀薄的火星大气来制造自己的燃料了。
然后呢？火箭升空器必须建造得十分坚固，在巨大的尘暴侵袭和强紫外线辐射下，仍然可以正常运转。当这个拥挤狭小的升空器最终从火星离开时，它需要维持宇航员数日的生活，直到与轨道飞船交会成功。
火箭升空器的研发是重中之重，它要将一艘载人飞船从外星球发射进入运行轨道，而且机会只有一次。
承载所有物资
火星任务将是人类历史上的首次外层空间之旅，需要五艘独立的宇宙飞船运送宇航员和所需物资到那个红色星球上。
美国航空航天局的工程师面临严峻的考验，要使火箭升空器在那个红色星球上安全着陆，并在那儿自行制造燃料以便运送宇航员返回地球。
在登陆火星的任务中，一些物资会破裂成小部件，宇航员登陆后需要将其重新组装。
而火箭升空器却不能这样。美国航空航天局约翰逊航天中心的系统工程师米歇尔·洛克说：“在尘土漫天的火星上，你穿着太空服，戴着连指手套，在这样的情况下你是不会想去安装引擎的。”
按照美国航空航天局的话来说，约18吨的重量使得火箭升空器成为这次任务中“最大的不可分割的负载物”。迄今，我们送往火星的最重物体是重1吨的“好奇”号火星探测器。
物体在火星上着陆不像在地球上那么容易，尤其是重达几吨的物体。太空舱从天空降落到地球上时，可以借助大气层的摩擦力减小其降落速度。
电影《火星救援》海报
而火星上的空气密度仅为地球的百分之一。洛克说：“这些大气只够让人们感到烦恼，却不足以做任何有用的事情。”或者可以这么说，这些空气可以让你燃烧起来，却没办法帮你降低速度。
这就是为什么美国航空航天局着力研发新技术，比如极超音速充气式空气动力减速器（这是一种巨型锥状充气式防热罩，也可以用作制动系统）的原因。进入火星大气层时防热罩就会展开，使着陆器的速度从极超音速降到超音速，同时利用火箭引擎实施可控着陆。
马克·沃特尼做了这样的计算：升空器在着陆过程中将燃烧5吨至7吨的推进燃料，而从火星起飞时将需要燃烧33吨燃料以摆脱这个红色星球的引力，穿过其大气层将宇航员和科学物资安全送入预定轨道，在那儿与地球返回器实施对接。
由于需要提前运送的东西太多，助推燃料就必须在火星上制造。
活着离开
火星探测队要想成功，他们必须活着离开这个星球。
如果可以在火星上制造燃料，美国航空航天局就可以减少几吨的初始重量。而且第一次任务结束后，设备还可以留在火星上继续制造燃料，为将来的探测者制造空气和水。
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