电影《火星救援》里最令人印象深刻的角色，如果不算被扔在火星上种土豆的马克·沃特尼，那就只能是里奇·普尔内尔了！正是这位不修边幅的技术宅（确切地说，是一位天体力学专家）推算出了赫尔墨斯号变轨的方案，从而争取到了足够的时间，赶在倒霉的马克·沃特尼吃完土豆之前把他救了上来。在电影里，里奇·普尔内尔甚至动用了超级计算机，来验算自己的这套轨道方案。
而在现实世界，载人登陆火星的任务仍然停留在纸面上，甚至没有任何航天器完成过从地球前往火星再返回地球的旅程。但这条火星之路的前半程，也就是从地球到火星，已经有许多航天器趟过好几十回了。
地球是太阳系里距太阳由近及远排名第3的行星，火星则排名第4。由于两颗行星以不同的速度绕着太阳公转，因此地球和火星之间距离最近时仅有5500万千米，最远时可以超过4亿千米。然而，从地球前往火星，并不是趁着距离最近时直接飞过去就行的。
如果把地球和火星环绕太阳公转的轨道，简化成一大一小两条圆形轨道，那么航天器从地球前往火星，就相当于从地球这条较低的轨道，转移到火星那条较高的轨道上去。理论上说，最省力也最省时的办法就是，在低轨道上瞬时加速，让航天器沿着一条椭圆轨道逐渐升高，直到绕过半圈之后抵达较高轨道，再次瞬时加速进入这条轨道。这样的椭圆形轨道被称为霍曼转移轨道。
采用这样的霍曼转移轨道从地球飞往火星，需要耗时大约259天，也就是差不多8个半月的时间。但这条轨道有另外一个限制条件：当航天器从地球出发，绕过半圈飞抵火星轨道之时，火星必须恰好运行到那里。这就要求火星探测器从地球发射时，火星－太阳－地球的夹角恰好是44°左右。而这样的机会，每隔780天才会出现一回。上一回是2013年11月，下一回则要等到2016年3月。
如果非得在其他时间发射航天器去火星，比如像《火星救援》里那样必须给吃不饱饭的马克·沃特尼运送补给，那就只能耗费更多的燃料来奔向火星，而路上也得花费更长的时间。所以电影里才会出现这样一句台词——“火星的位置现在糟糕透了”。
当然，真正的轨道规划要远远复杂得多。地球和火星绕太阳公转的轨道都不是圆形，而是不同程度的椭圆；除太阳以外，地球、火星和其他行星的引力也都会对航天器施加影响；甚至阳光照射在航天器上产生的微弱光压也必须考虑在内，因为微弱的压力持之以恒，也可能显著改变航天器的轨道。而对于《火星救援》里的赫尔墨斯号而言，情况就更复杂了。
按照设定，这艘飞船采用的是先进的离子推进器，这是一种细水长流的推进技术，能够产生微弱却持久的推力，而不像传统火箭那样，只能在关键时刻短时间点火产生较大的推力。换句话说，赫尔墨斯号在飞行过程中始终都在改变轨道，更何况里奇·普尔内尔还要让它近距离飞掠地球，借助地球的引力把飞船甩向火星。这种技术被称为引力弹弓，虽然可以不费任何燃料就大幅度改变飞船的速度和方向，但对于飞船轨道的精确控制却要求极严。
如果在靠近地球时飞船的位置失之毫厘，掠过地球之后飞船的轨道就会谬以千里，可能根本就回不到火星了。再加上地球附近数量众多的太空垃圾，赫尔墨斯号只要撞上黄豆大小的一块，飞船就有可能破损甚至报废。这种情况下，别说火星救援了，能够救下战神3号其他5名宇航员的命就算是万幸了。
所以，电影里一脸疲惫的里奇·普尔内尔在超级计算机里演算轨道切实可行之后，才带着他的方案赶往NASA总部，这个细节可以说是相当“负责”。在现实世界里，任何一次航天发射都离不开在计算机里事先进行的成千上万次演算。只有确保所有因素都被考虑在内，而且万无一失之后，航天发射才能能够亮起绿灯顺利进行。
接下来，《火星救援》里出现了中国元素。要知道，赫尔墨斯号只是掠过地球，借道前往火星，因此它的速度要比环绕地球飞行的人造卫星快得多。空间交会对接要求航天器的相对速度保持一致，既然赫尔墨斯号没办法减速，那就只能让补给飞船飞得足够快了。这就需要有足够大推力的火箭来完成发射任务，电影里短时间内已经准备好可以发射的大推力火箭，就只有中国国家航天局为“太阳神”计划准备的那枚火箭了。
在现实世界，虽然我们中国还没有能力造出电影里那么大推力的火箭，但空间交会对接技术早已经是轻车熟路了。2011年到2013年，神舟8号、9号和10号飞船先后多次与天宫一号实现交会对接。
正是由于建立了一套以数十台联想服务器和数百台ThinkStation为核心的仿真系统，中国载人航天工程总体仿真实验室拥有了强大可靠的计算能力，得以设置各种不同状态，从容进行上万次的仿真计算，确保天宫一号和神舟飞船华丽的太空拥吻圆满上演。
有了这样的实战经验和强大的计算机仿真运算能力，也难怪《火星救援》里在中国发射的“太阳神”火箭能够圆满完成任务，在关键时刻给赫尔墨斯号上的宇航员们送去了补给，确保他们能够活着去火星救援了。否则的话，赫尔墨斯号上可能真的要上演太空版的《少年派的奇幻漂流》了。
不过，我国即将试射的长征五号运载火箭，将具备把探测器送往火星的能力。不久的将来，在现实世界里，我们中国的航天器也将首次踏上从地球前往火星的道路。当然，在此之前，这条轨道必然会在计算机仿真系统中经历成千上万次的锤炼。或许，等到电影《火星救援》里提到的那个年代，中国人登陆火星也不会像今天这样看似遥不可及了……