載人登陸火星還想安全返回，最大的一個難關(guān)是從載人著陸火星，再到完成探測后載人起飛，脫離火星引力這一段。以最低標準來算，如果一次性著陸火星表面并且展開1周探測的是最低標準的2名航天員，那么搭載這2人著陸火星表面飛船的總重量不能少于45噸，最好有50噸的總重，才可以確保安全再起飛。這個50噸的載2人的登火器，有15噸是外殼的總重；有20噸是在登火過程中的燃料消耗；也就是初始50噸的全重安全落火后，剩下的外殼包括上升段，還包括2名航天員和所有生存物資的總重只剩下30噸。其中有10噸再作為從火星表面起飛的發(fā)射支架。那么完成考察和取樣，搭載2人和取樣樣品從火星表面起飛的載人火箭，總重大約20噸，基本和一枚地球上的中遠程導(dǎo)彈的總重差不多。20噸級的中遠程導(dǎo)彈，可以把1噸左右的彈頭加速到每秒6000米的速度。

而考慮到火星的引力比地球小，那么20噸級的再起飛火箭，可以把1.5噸左右的飛船，包括留里面的2名航天員和樣品，加速到每秒5800米左右，也就是可以脫離火星的引力，然后再和在火星表面等候的大型有人環(huán)繞飛船實現(xiàn)對接。而這艘大型飛船，此時包括上面的值班人員和全部剩余的燃料和生存物資，剩余的總重至少還有100噸。這100噸中，有大約50噸是用來確保人員生存數(shù)年的物質(zhì)和飛船外殼的總重；另外50噸是脫離火星引力，返回地球的服務(wù)艙的外殼和燃料的全重。再加上前面分離的50噸級的載人登火器，那么這個組合體首次被火星引力捕獲的時候，總噸位仍然有180噸以上。期間消耗30噸的燃料完成在火星上空的引力捕獲和軌道調(diào)整；就像現(xiàn)在的天問一號在火星上空消耗燃料調(diào)整軌道類似。不過這個載人登火組合體，被火星引力首次捕獲時，是天問一號總重的35倍以上。

這就是有人和無人探測火星的巨大區(qū)別，也是要不要載人返回的巨大區(qū)別。這個首次到火星還有接近200噸級的大型組合體。在地火間來回飛行需要5年以上的時間，卻只能確保2名航天員在火星表面停留不超過1周的時間。期間各種物資和燃料的消耗是很大的。如果這個組合體首次到達火星附近的噸位仍然在180到200噸之間，那么這個組合體從地球近地環(huán)繞軌道開始加速奔向火星時，就有兩種加速方案：一種是傳統(tǒng)的氫氧火箭加速模式。要把到達火星附近的組合體的噸位確保200噸級，那么在地球附近開始加速時的組合體的總重會高達1200級甚至1300噸級，基本相當于把一艘056型輕型護衛(wèi)艦的類似物體發(fā)射到近地環(huán)繞軌道。注意這個1300噸可不是從地面發(fā)射起飛的時的總重。而是已經(jīng)和航天飛機一樣進入500公里環(huán)繞地球停泊軌道的有效物的總重，等于10架航天飛機那么大?；蛘哒f2.5個現(xiàn)在的國際空間站。

一次性發(fā)射1300噸的載荷進入近地軌道，瀚海狼山（匈奴狼山）認為這樣的大火箭起飛全重會超過4萬噸，等于把一艘中型航母點火起飛！噸位實在是太大，會引發(fā)劇烈的次聲影響周邊數(shù)百公里。因此未來最大的液體火箭，需要盡量局限在8000噸級以內(nèi)，可以一次性把300噸的載荷發(fā)射進入近地軌道。那么需要發(fā)射至少4次才能對接成一個1300噸級的奔火體。不過還有第二個方案，就是入軌體采用核動力電火箭。這個核動力電火箭只是從地球附近加速奔火時使用。從地面起飛時，仍然是8000噸級的傳統(tǒng)液體火箭。核動力電火箭可以確保奔火前總重300噸級，而中途只消耗100噸燃料，到達火星附近時，剩余全重仍然有200噸。有一次性入軌300噸級能力的，就是CZ9號中的8000噸級最大推力方案。