嫦娥5号的月球取样返回一气呵成,可谓完美。随后也宣布了从火星取样返回的未来计划。过去的月球取样返回包括有人和无人模式,毕竟在四五十年前已经做过。而火星采样返回却是实打实的前无古人。如果能够完成,那么将是全人类能力的一个新高度。那么能够用嫦娥5号现成的技术,甚至现成设备,能不能也完成火星采样的任务?如果目前的技术还有差距,那么又差在哪里?其实月球和火星本身还是有很大的不同。月球再怎么说只是地球的卫星,是比地球低一个档次的存在。地球和月球的起源可能有直接的“血缘”关系。而火星是和地球完全平级的太阳系大行星。距离也在5500万到4亿公里之外。火星的起源应该和地球基本同时,但是相互之间关系可能并不大。而且火星也是人类在太阳系中最可能,
实现大规模殖民的外行星。因此火星取样返回的意义更加重大。其实对外星取样来说,5亿公里之内的距离并不是太大的问题,距离远了只不过需要多飞行一段时间,通讯延迟也可以克服。而且地球和火星之间的太阳辐射比较稳定。辐射的热量和光能仍然可以满足携带太阳帆板的远程探测器有足够的电力工作。因此用于月球取样的带太阳帆板的设备,在地球和火星之间仍然可以正常的使用。而取样、封装和打水漂返回的返回器也可以继续使用。真正的差异,在于月球和火星的引力不同,导致脱离两者引力的逃逸速度不同;再就是火星有大气层,而月球没有。因此软着陆两者的方式和脱离两者的再起飞体的设计也要有所差异。火星的直径不算小,基本是地球直径的0.531倍。也就是火星直径比半个地球稍大。
但是火星的密度不如地球,也许火星内部缺乏较大的铁核,因此火星的质量居然只有地球的0.108倍。也就是几乎只有地球的十分之一。因此火星的逃逸速度是5.02公里每秒,这个速度是月球逃逸速度2.4公里每秒的2倍还多,但是和地球入轨速度的7.9公里每秒和地球逃逸速度11.2公里每秒都小不少。人类目前制造的火箭,单级末端最高速度在7公里每秒以下。这个值,瀚海狼山(匈奴狼山)认为说明人类目前还造不出任何可以单级地球入轨的飞行器。但是单级火箭克服火星引力入轨对接,交接样品后再开机返回地球已经足够。这是一个好消息。火星还有稀薄的大气层,这个问题有利也有弊。好处是在火星软着陆时可以用降落伞和气囊,不必像软着陆月球一样完全靠不停开发动机消耗燃料反推。可以节约部分燃料。而弊端是从火星起飞的上升体必须设计成流线型,不能和月球起飞上升体一样只要对称外形就可以,因为火星上升有一个高速下气动摩擦的问题。
现在嫦娥5号奔月前的4器合体总重8.5吨以下。用来火星取样返回恐怕燃料不够,最主要在从降落火星取样后上升这段。如果取样总量还是几公斤到十几公斤的级别,那么需要从火星表面起飞后的上升体自重至少在3吨以上。那么从地球起飞时全部奔火体自重至少需要15吨左右,这需要2个嫦娥5号大小的飞行器。而胖5火箭的地火转移发射能力最大不超过6.5吨,因此一次性发射必须还要推力更大的921大火箭。