载人登陆火星还想安全返回，最大的一个难关是从载人着陆火星，再到完成探测后载人起飞，脱离火星引力这一段。以最低标准来算，如果一次性着陆火星表面并且展开1周探测的是最低标准的2名航天员，那么搭载这2人着陆火星表面飞船的总重量不能少于45吨，最好有50吨的总重，才可以确保安全再起飞。这个50吨的载2人的登火器，有15吨是外壳的总重；有20吨是在登火过程中的燃料消耗；也就是初始50吨的全重安全落火后，剩下的外壳包括上升段，还包括2名航天员和所有生存物资的总重只剩下30吨。其中有10吨再作为从火星表面起飞的发射支架。那么完成考察和取样，搭载2人和取样样品从火星表面起飞的载人火箭，总重大约20吨，基本和一枚地球上的中远程导弹的总重差不多。20吨级的中远程导弹，可以把1吨左右的弹头加速到每秒6000米的速度。



而考虑到火星的引力比地球小，那么20吨级的再起飞火箭，可以把1.5吨左右的飞船，包括留里面的2名航天员和样品，加速到每秒5800米左右，也就是可以脱离火星的引力，然后再和在火星表面等候的大型有人环绕飞船实现对接。而这艘大型飞船，此时包括上面的值班人员和全部剩余的燃料和生存物资，剩余的总重至少还有100吨。这100吨中，有大约50吨是用来确保人员生存数年的物质和飞船外壳的总重；另外50吨是脱离火星引力，返回地球的服务舱的外壳和燃料的全重。再加上前面分离的50吨级的载人登火器，那么这个组合体首次被火星引力捕获的时候，总吨位仍然有180吨以上。期间消耗30吨的燃料完成在火星上空的引力捕获和轨道调整；就像现在的天问一号在火星上空消耗燃料调整轨道类似。不过这个载人登火组合体，被火星引力首次捕获时，是天问一号总重的35倍以上。



这就是有人和无人探测火星的巨大区别，也是要不要载人返回的巨大区别。这个首次到火星还有接近200吨级的大型组合体。在地火间来回飞行需要5年以上的时间，却只能确保2名航天员在火星表面停留不超过1周的时间。期间各种物资和燃料的消耗是很大的。如果这个组合体首次到达火星附近的吨位仍然在180到200吨之间，那么这个组合体从地球近地环绕轨道开始加速奔向火星时，就有两种加速方案：一种是传统的氢氧火箭加速模式。要把到达火星附近的组合体的吨位确保200吨级，那么在地球附近开始加速时的组合体的总重会高达1200级甚至1300吨级，基本相当于把一艘056型轻型护卫舰的类似物体发射到近地环绕轨道。注意这个1300吨可不是从地面发射起飞的时的总重。而是已经和航天飞机一样进入500公里环绕地球停泊轨道的有效物的总重，等于10架航天飞机那么大。或者说2.5个现在的国际空间站。



一次性发射1300吨的载荷进入近地轨道，瀚海狼山（匈奴狼山）认为这样的大火箭起飞全重会超过4万吨，等于把一艘中型航母点火起飞！吨位实在是太大，会引发剧烈的次声影响周边数百公里。因此未来最大的液体火箭，需要尽量局限在8000吨级以内，可以一次性把300吨的载荷发射进入近地轨道。那么需要发射至少4次才能对接成一个1300吨级的奔火体。不过还有第二个方案，就是入轨体采用核动力电火箭。这个核动力电火箭只是从地球附近加速奔火时使用。从地面起飞时，仍然是8000吨级的传统液体火箭。核动力电火箭可以确保奔火前总重300吨级，而中途只消耗100吨燃料，到达火星附近时，剩余全重仍然有200吨。有一次性入轨300吨级能力的，就是CZ9号中的8000吨级最大推力方案。