一项发表于《宇航学报》的研究提出，利用小行星旧轨道数据中的几何特性，可能为火星任务开辟一条前所未有的快速通道。根据计算，航天器若在2031年4月20日启程，仅需56天即可抵达火星，停留5周后返程，总耗时约226天——这相当于现有化学推进方案所需时间的三分之一。更激进的153天方案虽未被列为首选，但也展示了理论上的可行性。
这项研究的突破点在于重新审视了小行星2001 CA21的轨道数据。这颗小行星的椭圆轨道具有低倾角、长轴延伸的特点，恰好横穿地球与火星的轨道平面。尽管后续观测修正了其轨道参数，但早期粗略数据仍为科学家提供了关键线索：当航天器轨道平面与小行星旧轨道夹角控制在5度以内时，可能形成闭合的往返路径。研究人员通过拉姆伯特求解器对2027年、2029年和2031年的火星冲日窗口进行模拟，发现仅2031年满足条件，并得出两种完整方案。
快速轨道的实现面临巨大技术挑战。以226天方案为例，航天器需以每秒16.9公里的“超曲线剩余速度”脱离地球引力，这相当于常规火星任务所需能量的15倍，甚至超过“新视野”号冥王星探测器离轨能量的1.5倍。而载人飞船因需携带生命支持系统、居住舱和返程推进器，质量将远超无人探测器，进一步推高能量需求。153天方案更为极端，其出发速度达每秒27.5公里，已突破现有化学火箭的理论极限。
高速飞行带来的热防护问题同样严峻。226天方案中，航天器抵达火星时的速度为每秒16.6公里，返回地球时再入大气层速度达每秒15.1公里，其加热强度远超月球返回任务，对隔热材料性能构成严峻考验。研究明确指出，化学推进系统已无法满足此类轨道需求，核热推进成为唯一可行方向。这种发动机通过核反应堆加热液氢产生推力，效率可达传统化学发动机的2至3倍。
欧洲多国已启动相关技术研发。2023年，法国原子能和替代能源委员会联合阿丽亚娜集团与法马通公司，开展“Alumni”核热发动机可行性研究，目标是将火星飞行时间缩短至现有方案的三分之一以下，同时降低宇航员辐射暴露风险。另一项目“RocketRoll”则聚焦核电推进技术，为深空任务提供持续电力支持。该机构项目经理表示，欧洲自20世纪80年代起持续推进航天核系统研究，目前是唯一同时布局核热与核电两条技术路线的机构。两项研究成果将纳入2035年验证机开发计划，与轨道研究中提到的2031年窗口形成时间呼应。
尽管研究未涉及具体飞船设计，但通过数学建模验证了快速轨道的物理可行性。226天方案即便基于存在不确定性的早期小行星轨道数据，仍能保持闭合路径的有效性。这为未来火星任务提供了全新思路：通过优化轨道几何设计，而非依赖新型发动机原理，可能实现任务时间的革命性突破。
