Các kịch bản hiện tại ước tính chuyến bay từ Trái đất đến sao Hỏa thường mất khoảng 7 - 10 tháng. Nguyên do là bởi Trái đất và sao Hỏa là 2 hành tinh đạt vị trí gần nhau nhất (thẳng hàng và nằm cùng phía so với Mặt trời) khoảng 26 tháng một lần nên khi trở về, tàu vũ trụ cũng phải đợi đến thời điểm thích hợp. Điều này khiến tổng thời gian cho chuyến khứ hồi Trái đất - sao Hỏa lên đến gần 3 năm.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Acta Astronautica của các chuyên gia mang đến thông tin bất ngờ. Ước tính quỹ đạo ban đầu của các tiểu hành tinh gần Trái đất có thể chứa thông tin hình học quý giá giúp thiết kế tuyến đường liên hành tinh nhanh hơn.
Tác giả nghiên cứu là nhà vũ trụ học Marcelo de Oliveira Souza tại Đại học Bang Bắc Rio de Janeiro (Brazil) đã đưa ra ý tưởng trên vào năm 2015 khi đang nghiên cứu các tiểu hành tinh gần Trái đất. Tiểu hành tinh 2001 CA21 đặc biệt thu hút sự chú ý của ông Marcelo bởi các ước tính ban đầu cho thấy nó di chuyển theo quỹ đạo hiếm, cắt qua cả vùng quỹ đạo của Trái đất lẫn sao Hỏa.
Mặc dù các phép đo sau đó đã tinh chỉnh lại quỹ đạo thực của 2001 CA21 nhưng hình học quỹ đạo ban đầu của nó vào tháng 10/2020 khi Trái đất và sao Hỏa nằm cùng phía với Mặt Trời và ở vị trí gần nhau nhất trên quỹ đạo - đã gợi ý về khả năng tồn tại các “tuyến đường siêu ngắn” giữa hai hành tinh.
Nhà vũ trụ học Marcelo đã dùng quỹ đạo lệch ban đầu này làm khuôn mẫu để thiết kế những lộ trình thực tế đến sao Hỏa. Tính toán của ông cho thấy hành trình siêu nhanh, khoảng 34 ngày từ Trái đất đến sao Hỏa, khả thi về mặt hình học nếu tàu vũ trụ bay theo đường tương tự mặt phẳng quỹ đạo ban đầu của 2001 CA21. Tuy nhiên, đường bay này đòi hỏi tốc độ cất cánh khoảng 32,5 km/giây, vượt xa khả năng của tên lửa hiện nay. Thêm nữa, tàu vũ trụ sẽ đến sao Hỏa với tốc độ 108.000 km/h - quá nhanh để các hệ thống hạ cánh hiện nay có thể xử lý an toàn.
Ông Marcelo tiếp tục nghiên cứu những lần Trái đất - sao Hỏa thẳng hàng vào năm 2027, 2029, 2031 và nhận thấy chỉ có lần thẳng hàng năm 2031 mới khả thi với công nghệ tương lai gần. Trong khung thời gian này, chuyến khứ hồi Trái đất - sao Hỏa có thể hoàn thành chỉ trong 153 ngày. Cụ thể, tàu vũ trụ sẽ khởi hành ngày 20/4/2031 với tốc độ khoảng 27 km/giây và sẽ đến Sao Hỏa sau 33 ngày. Kế đến, các phi hành gia sẽ hoạt động trên bề mặt hành tinh đỏ khoảng 30 ngày trước khi rời đi ngày 22/6. Tàu vũ trụ sẽ trở về Trái đất vào 20/9/2031.
Theo nhà vũ trụ học Marceloouza, ý tưởng về lộ trình của chuyến khứ hồi Trái đất - sao Hỏa trên đòi hỏi các chuyên gia, nhà khoa học giải quyết các "bài toán" về công nghệ, bao gồm thiết kế tàu vũ trụ, tải trọng, khả năng đẩy hay tên lửa thế hệ mới...