王澍

《火星救援》是近期播放的美国科幻片，影片讲述了六位宇航员在火星上执行任务时，由于火星上的一场沙尘暴灾难，迫使宇航员逃离火星，乘上赫尔墨斯号飞船（简称飞船），踏上返回地球之路，而男主角马可因故与团队失联，孤身一人被置身于火星，在孤独绝望、食物匮乏的状态下，马可运用各种物理、化学、数学、植物学等知识，在火星上整整生活了561天，最终获救.影片中的整个救援过程充满了科学性，这是令我最感兴趣的地方，下文将利用高中学科知识，对影片中几个科学现象进行粗浅研究.

1 赫尔墨斯号飞船逃离火星及折回救援马可的飞行过程物理分析

赫尔墨斯号载着五位宇航员，脱离火星飞向地球，在接近地球的时候，决定返回火星救援马可，最终成功救出马克，并顺利第二次返回地球.其救援飞行过程如图1所示：

火星未发生灾难前，飞船利用火星的第一宇宙速度原理，环绕火星飞行.

发生灾难后，其中五名宇航员乘坐火星上的返回舱，并将其加速到火星第一宇宙速度，在环星轨道A处和飞船对接，宇航员进入飞船避难，马可一人被丢在火星.

然后，飞船加速到火星第二宇宙速度，该过程由于动量守恒原理，需要消耗大量燃料，在环星轨道B处飞船脱离火星引力进入返回地球轨道，依靠惯性飞向地球（太空阻力约为零）.

飞船在途中C处获知了马可还活着的消息，但当时飞船正在按照预定轨道飞向地球，以第二宇宙速度……