年7月23日下午，我国首个自主的火星探测任务“天问一号”从海南文昌发射场，搭乘长征五号遥四火箭顺利发射升空，奔赴火星。
长征五号遥四点火升空。拍摄：Tea-tia很多人直觉上会以为，这样的“时机”特殊之处在于能让探测器最快抵达火星，或者说用最短的时间、以最近的路程抵达火星。但恰恰相反，火星探测器优先选择的是一条更加漫长和遥远的旅途。这又是怎么回事呢？
最省燃料还最短最快抵达？想得美！
每26个月，地球上会有一小段时期特别适合发探测器去火星，事实上，人类六十年火星探测史上，绝大多数探测器都是在这样的“火星发射窗口”出发的。
最近的这个火星发射窗口就是今年（年）7-8月，不只是我国的天问一号，NASA的毅力号火星车（计划7月30日发射），阿联酋的希望号（已在7月20日发射）都选在这个窗口发射。
火星探测器优先选择的是一条更加漫长和遥远的旅途（也就是“地火转移轨道”）——因为对大多数不载人的探测器来说，路上多花点时间根本不是事儿，但燃料却是“无价之宝”，在火箭运力一定的情况下，探测器需要消耗的燃料越少，就越能多带点其他有用的东西，比如带更多科学仪器，进而有更多科学产出。
一言以蔽之：又省燃料又路程短又快，不存在的。鱼与熊掌不可兼得。
有赖“胖五”的运力加持，发射后的天问一号可以一次性获得足够大的速度，能被直接送入地火转移轨道。
就是这样一个环绕太阳，能和火星轨道交会的椭圆轨道（图为标准霍曼转移轨道）▼
探测器发射和抵达时地火相对位置。44°是平均值，实际因为火星轨道比较椭，每次窗口会有不同，本次火星季的夹角只有约30°。改编自：NASA
而如果火箭运力不足以让探测器达到足够高的速度（轨道）的话，探测器就需要先在地球绕上几圈（被送入地球停泊轨道），再通过自己消耗燃料点火一点一点加速（抬升轨道），最终蹭进地火转移轨道。你看，火箭给力的话，不仅能发更重的探测器，带更多东西，而且还能帮探测器省更多燃料。
地球停泊轨道中转的典型代表：印度曼加里安号▼
印度曼加里安号轨道：先经过地球停泊轨道的抬升，再进入地火转移轨道。来源：ISRO
探测器在地火转移轨道飞行一段时间后就能与火星自然“相遇”，途中无需一直消耗燃料，只需在择机进行的几次点火修正轨道时消耗少量燃料即可。换言之，在火星发射窗口出发，从地火转移轨道飞向火星，这是掌握物理规律的地球人总结出的尽可能节省燃料的一条路线，代价则是需要花费很长的时间，飞很长的路途。
探测器经地火转移轨道与火星“交会”的示意图，这样的发射时机每26个月出现一次。注意三点：1）发射时并不是地火距离最近的时候；2）并不是最省时间或者最短路程；3）这是探测器尽可能省燃料的路径。来源：NASA
不过，前面的图里其实只是地火转移轨道中最省燃料的一种情况——霍曼转移轨道。探测器与火星交会时探测器刚好飞过半个椭圆，这时候探测器和火星的速度方向相切，入轨和轨道机动所需的燃料最少。霍曼转移轨道路上一般需要花费6-11个月。
那你说我愿意多花点燃料，想再快一点，路程短一点，可不可以？可以。如果探测器在初始阶段有更高的速度，进入一个更大的椭圆轨道，那么就可以提前与火星交会，这就是快速转移。如果将来我们有载人火星任务，那么燃料相比于人就没有那么重要了，我们会更倾向于更快抵达的方案。
霍曼转移vs.快速转移，大小没有按比例。绘制：haibaraemily
按目前公布的信息来看，天问一号的地火转移之旅需要在路上花费约6个半月（算是很快的了），于年2月抵达火星附近。