沃尔特·霍曼
其实这里有个误解，飞船从地球到火星，不是沿最短路径走直线，通常走一条叫“霍曼转移轨道”的路线。沃尔特·霍曼（1880-1945）是一位德国工程师，他在1925年出版的一本书里展示了霍曼转移轨道。这里先简单介绍一下什么是霍曼转移轨道。
霍曼转移轨道是一条椭圆轨道（图中黄线）
假如飞船要从标为1（上图蓝色圆）的圆形轨道出发，进入圆形轨道3，怎么走才能最省燃料呢？一个简单易行的方法是，通过1和3之间的椭圆轨道运行。具体实现方法参见下图，图中飞船先在轨道1上加速，从圆形轨道1变轨为椭圆形的轨道2，然后发动机关机；等飞船依照惯性飞行到椭圆轨道顶点，也就是与圆形轨道3相交的位置时，再一次加速变轨，进入圆形轨道3。
霍曼转移轨道
因此，只需要经过两次加速变轨，飞船就能从轨道1抬升到轨道3，这就是霍曼转移轨道。霍曼转移轨道也是对称的。当飞船从轨道3飞回轨道1时，需要两次减速，消耗同样多的能量。可以证明，在这种简单情况下，霍曼转移轨道消耗的燃料最少。对从地球到火星这种情况来说，走标准的霍曼转移轨道需要耗时大约9个月。
天问一号的飞行轨迹示意图
天问一号走的不是标准的霍曼转移轨道。2020年10月9日，天问一号做了一次深空机动，火箭上推力为3000牛顿的主发动机工作了480秒，相当于变轨。因此，天问一号到达火星的时间是6个月多一些，比走标准霍曼转移轨道的时间短。等到达火星时，天问一号总共的飞行距离是4.7亿公里，远高于地火之间的最近距离5500万公里。
