天問一號

2011年11月9日，中國研製的首個火星探測器“螢火一號”同俄羅斯“福布斯-土壤”號探測器於哈薩克斯坦境內的拜科努爾發射場搭乘俄運載火箭發射升空 ^[8]  。然而由於搭載的俄羅斯“福布斯-土壤”火星探測器出現故障，“螢火一號”未能進入預定軌道，任務宣告失敗。之後，隨着中國大型運載火箭和深空探測網等瓶頸取得突破，中國規劃自主發射火星探測器 ^[9]  。

《2016中國的航天》白皮書明確提出：實施中國首次火星探測任務，突破火星環繞、着陸、巡視探測等關鍵技術。計劃2020年發射首顆火星探測器，實施環繞和巡視聯合探測。開展火星採樣返回、小行星探測、木星系及行星穿越探測等的方案深化論證和關鍵技術攻關，適時啓動工程實施，研究太陽系起源與演化、地外生命信息探尋等重大科學問題 ^[5]  。

2016年1月11日，中國首次火星探測任務正式獲得國家批准立項。任務要求通過一次發射任務實現火星環繞、着陸和巡視，對火星開展全球性、綜合性的環繞探測，在火星表面開展區域巡視探測。計劃於2020年7-8月間擇機發射，2021年登陸火星 ^{[10]  [78]}  。

中國按計劃推進火星探測工程，火星探測器和用於發射的長征五號運載火箭分別由中國航天科技集團有限公司五院和一院抓總研製 ^[11]  。

2020年4月24日，在第五個“中國航天日”，備受關注的中國首次火星探測任務名稱、任務標識在2020年“中國航天日”啓動儀式上公佈。中國行星探測任務被命名為“天問（Tianwen）系列”，首次火星探測任務被命名為“天問一號”，後續行星任務依次編號 ^[97]  。

2020年5月，中國國家航天局明確計劃通過長征五號遙四運載火箭發射“天問一號”探測器 ^[12]  。天問一號由一部軌道飛行器和一輛火星車構成。天問一號火星探測任務要一次性完成“繞、落、巡”三大任務 ^[10]  。

2020年7月14日，火星探測器“天問一號”運抵文昌航天發射場 ^[13]  。

2020年7月22日，中國火星探測工程正式對外公佈“中國首次火星探測任務天問一號1:1着陸平台和火星車”信息 ^[14]  。

2020年7月23日12時41分，長征五號遙四運載火箭搭載天問一號探測器發射升空，飛行2000多秒後，成功將探測器送入預定軌道，開啓火星探測之旅，邁出了中國自主開展行星探測的第一步 ^{[3]  [15-16]}  。

2022年5月5日，月球探測工程地面應用系統公開發布天問一號第十批科學探測數據。本次發佈的數據由地面應用系統生產製作，包括環繞器上的火星離子與中性粒子分析儀、中分辨率相機、火星礦物光譜分析儀，火星車上的導航地形相機、火星氣象測量儀、火星車次表層探測雷達在2022年3月獲取的科學數據；以及環繞器上的火星能量粒子分析儀在2020年7月~2022年3月，火星車上的火星表面磁場探測儀在2021年6月~12月獲取的科學數據；共計9642個數據文件，總數據量124.28GB。 ^[86] 

天問一號探測器由環繞器、着陸器和巡視器組成，總重量達到5噸左右 ^[17]  。

環繞探測是火星探測的主要方式之一，也是行星探測開始階段的首選方式。環繞器要完成的主要科學探測任務包括五大方面：火星大氣電離層分析及行星際環境探測；火星表面和地下水冰的探測；火星土壤類型分佈和結構探測；火星地形地貌特徵及其變化探測；火星表面物質成分的調查和分析。 ^[50] 

天問一號環繞器搭載了7台有效載荷，用於火星科學探測，包括七個部分：

（1）中分辨率相機，繪製火星全球遙感影像圖，進行火星地形地貌及其變化探測，如火星表面成像、火星地質構造和地形地貌研究。

（2）高分辨率相機，獲取火星表面重點區域精細觀測圖像，開展地形地貌和地質構造研究。

（3）環繞器次表層探測雷達，利用高頻電磁波的穿透特性對行星表面和內部結構的巖性、電磁參數及主要組成成分進行探測研究；利用探測器星下點高度，開展火星表面地形研究；開展行星際甚低頻射電頻譜研究。

（4）火星礦物光譜分析儀，分析火星礦物組成與分佈；研究火星整體化學成分與化學演化歷史；分析火星資源及其分佈。

（5）火星磁強計，探測火星空間磁場環境，研究火星電離層及磁鞘與太陽風磁場相互作用機制。

（6）火星離子與中性粒子分析儀，對火星等離子體中的粒子特性進行研究，瞭解火星大氣的逃逸；研究太陽風和火星大氣相互作用、火星激波附近中性粒子加速機制。

（7）火星能量粒子分析儀，研究近火星空間環境和地火轉移軌道能量粒子的能譜、元素成分和通量的特徵及其變化規律；繪製火星全球和地火轉移軌道不同種類能量粒子輻射的空間分佈圖；與磁強計、離子和中性粒子分析儀等聯合研究近火星空間能量粒子輻射與大氣的關係、太陽風暴能量粒子事件對火星大氣逃逸的影響與相互作用的規律以及火星粒子加速與輸運過程 ^[50]  。

天問一號環繞器進入環火軌道後，先開展約三個月的對地觀測，特別是對預選着陸區進行詳細勘測。之後攜帶火星車的着陸器將與環繞器分離，利用降落傘和反推火箭在火星表面着陸，並開展為期90個火星日（一個火星日約24小時39分35.2秒）的巡視探測任務。

“祝融號”火星車要完成的科學探測任務有：火星巡視區形貌和地質構造探測，火星巡視區土壤結構（剖面）探測和水冰探查，火星巡視區表面元素、礦物和岩石類型探查，以及火星巡視區大氣物理特徵與表面環境探測。

火星車搭載了6台科學載荷，包括：

（1）火星表面成分探測儀，火星表面成分探測儀包括激光誘導擊穿光譜儀（LIBS），短波紅外光譜顯微成像儀（SWIR）和微成像相機。LIBS（240-850nm）用於元素組成分析；SWIR（850-2400nm）用於礦物和岩石的分析和識別；微成像相機（900-1000nm）可以獲得探測目標的高空間分辨率圖像。

（2）多光譜相機，獲取着陸點周圍的地形、地貌和地質背景信息，進行空間分析，獲得岩石、土壤等可見近紅外光譜數據；採集各種白天和黑夜的天空圖像，以進行特定的大氣、氣象和天文研究。

（3）導航地形相機，拍攝廣角圖片，指導火星車的移動並尋找感興趣的目標（岩石/土壤等）；結合環繞器上搭載的高分辨率相機，將它們拍攝到的地面圖像進行比對，可以校準火星表面的真實情況；為其他科學載荷尋找感興趣的探測目標或區域。

（4）火星車次表層探測雷達，次表層探測雷達可以探測火星土壤的地下分層和厚度。包含兩個通道，低頻通道（15-95MHz）可以穿透10-100米的深度（空間分辨率為幾米）；高頻通道（0.45-2.15GHz）可以穿透3-10米的深度（空間分辨率為幾釐米）。次表層探測雷達可以隨火星車移動，持續收集地下雷達信號，探測地下物質的大小和分佈特徵，並在垂直和水平方向上約束地下分層結構，制約地下水冰和揮發物（如，水合礦物質等）的分佈。

（5）火星表面磁場探測儀，檢測火星表面磁場，火星磁場指數以及火星電離層中的電流。其主要優點是可隨火星車移動；與環繞器上搭載的磁強計協同觀測，將對理解火星內部的演變具有極其重要的意義。

（6）火星氣象測量儀，用於監測火星表面温度，壓力，風場和聲音等的時間和空間變化。在着陸之前，還可以在環火軌道上收集温度和聲音數據。

天問一號火星車相較於國外的火星車其移動能力更強大，設計也更復雜。它採用主動懸架，6個車輪均可獨立驅動，獨立轉向。除前進、後退、四輪轉向行駛等功能外，還具備蟹行運動能力，用於靈活避障以及大角度爬坡。更強大的功能還包括車體升降（在火星極端環境表面可以利用車體升降擺脱沉陷）、尺蠖運動（配合車體升降，在鬆軟地形上前進或後退）和抬輪排故（遇到車輪故障的情況，通過質心位置調整及夾角與離合的配合，將故障車輪抬離地面，繼續行駛） ^[50]  。

為了接收中國首次火星探測任務“天問一號”來自4億千米距離之遙微弱的信號，地面應用系統在天津武清站新建了70米高性能接收天線（GRAS-4），它是亞洲最大的單口徑全可動天線，是完成“天問一號”探測器科學數據接收任務的關鍵設備。

GRAS-4天線於2018年10月開工建設。GRAS-4天線開工後到2018年12月是樁基礎施工階段，2018年12月到2019年1月是天線拼裝場地施工階段，2019年1月到4月是天線基礎整體施工階段，2019年3月到5月是天線反射體拼裝及座駕拼裝前準備階段，2019年5月到2020年5月是天線座駕拼裝及主要部件吊裝階段。2020年4月25日，GRAS-4天線成功實施完成了天線反射體的整體吊裝。GRAS-4天線完成了全裝和天線設備安裝調試。2021年2月進行驗收 ^[70]  。

天問一號執行中國首次火星探測任務，其飛行目標是：在國際上首次通過一次發射，實現火星環繞、着陸、巡視探測，使中國成為世界上第二個獨立掌握火星着陸巡視探測技術的國家 ^[50]  。

天問一號探測任務的三大科學問題：（1）探測火星生命活動信息；（2）火星的演化以及與類地行星的比較研究；（3）探討火星的長期改造與今後大量移民建立人類第二個棲息地的前景。

天問一號探測的五個科學目標：（1）火星形貌與地質構造特徵；（2）火星表面土壤特徵與水冰分佈；（3）火星表面物質組成；（4）火星大氣電離層及表面氣候與環境特徵；（5）火星物理場與內部結構。

英國《自然》雜誌評價稱，中國“天問一號”能一次性完成“繞、落、巡”三大任務，創造新的歷史紀錄 ^[50]  。

天問一號探測器攜帶設備及功能：

中、高分辨率相機，負責對火星表面成像，開展火星表面地形地貌和地質構造研究；

火星磁強計後續主要負責探測火星空間磁場環境；

火星礦物光譜分析儀則用來分析火星礦物組成與分佈，研究火星整體化學成分與化學演化歷史，分析火星資源與分佈區等 ^[18]  。

2020年7月23日12時41分05秒，天問一號任務成功發射，邁出中國行星探測的第一步。2021年7月23日，天問一號成功發射一週年。 ^[61] 

截至2022年3月24日，“祝融號”火星車在火星表面工作306個火星日，累計行駛1784米，“天問一號”環繞器在軌運行609天，距離地球2.77億千米，兩器運行正常。 ^[81] 

2020年7月27日，北京航天飛行控制中心飛控團隊與中國空間技術研究院試驗隊密切配合，控制“天問一號”探測器在飛離地球約120萬千米處回望地球，利用光學導航敏感器對地球、月球成像，獲取了地月合影。在這幅黑白合影圖像中，地球與月球一大一小，均呈新月狀，在茫茫宇宙中相互守望 ^[19]  。

2020年8月2日7時整，天問一號探測器3000牛發動機開機工作20秒，順利完成第一次軌道中途修正，繼續飛向火星。截至第一次軌道修正前，天問一號探測器各系統狀態良好 ^[20]  。

截至2020年8月19日23時20分，“天問一號”火星探測器距離地球約823萬千米，環繞器上火星磁強計、礦物光譜分析儀、高分辨率相機、中分辨率相機等載荷依次完成自檢，確認設備狀態狀態一切正常 ^[18]  。

截至2020年8月28日10時08分，“天問一號”探測器累計飛行里程達到1億千米，探測器姿態穩定、能源平衡，多個載荷完成自檢，確認設備狀態正常，相關工作正按計劃穩步推進 ^[21]  。

截至2020年9月18日8時30分，“天問一號”探測器飛行里程已達1.55億千米，距離地球1800萬千米 ^[22]  。

2020年9月20日23時，在中國首次火星探測任務飛行控制團隊操作下，天問一號探測器4台120N發動機同時點火工作20秒，順利完成第二次軌道中途修正，並在軌驗證了120N發動機實際性能。

截至2020年9月20日23時，天問一號已在軌飛行60天，距離地球約1900萬千米，飛行里程約1.6億千米，探測器各系統狀態良好，地面測控通信各中心和台站跟蹤正常 ^[23-24]  。

2020年10月1日，國家航天局發佈中國首次火星探測任務“天問一號”探測器飛行圖像。

截至2020年10月1日0時，探測器已飛行約1.88億千米，距地球約2410萬千米，飛行狀態良好 ^[25]  。

2020年10月9日23時，在中國首次火星探測任務飛行控制團隊控制下，天問一號探測器主發動機點火工作480餘秒，順利完成深空機動。天問一號探測器的飛行軌道變為能夠準確被火星捕獲的、與火星精確相交的軌道。截至該次深空機動前“天問一號”已飛行超過78天，距離地球超過2900萬千米，探測器各系統狀態良好 ^[26-27]  。

2020年10月28日22時，在中國首次火星探測任務飛行控制團隊控制下，天問一號探測器8台25N發動機同時點火工作，完成第三次軌道中途修正，並在軌標定了25N發動機的實際性能。該次軌道中途修正，是為了在深空機動後，對轉移軌道再次進行微量調整，使火星探測器按照預定時間與火星交會。截至同日，天問一號已在軌飛行97天，距離地球約4400萬千米，飛行路程約2.56億千米，探測器各系統狀態良好，地面測控通信各中心和台站跟蹤正常 ^[28-29]  。

截至2020年11月17日凌晨，中國首次火星探測任務“天問一號”探測器已在軌飛行116天，飛行里程突破3億千米，距離地球約6380萬千米。探測器姿態穩定，能源平衡，部分分系統完成自檢，各系統工作正常 ^[30]  。

截至2020年12月9日，“天問一號”已飛行約3.5億千米，對地球距離約9250萬千米，對火星距離約1400萬千米 ^[31]  。

截至2020年12月14日，天問一號探測器已在軌飛行144天，飛行里程約3.6億千米，距離地球超過1億千米，距離火星約1200萬千米，飛行狀態良好。受天體運動規律影響，火星與地球距離在0.5億千米至4億多千米週期性變化。天問一號探測器到達火星附近時，距離地球約1.9億千米 ^[32]  。

截至2021年1月3日6時，“天問一號”探測器已經在軌飛行163天，飛行里程突破4億千米，距離地球約1.3億千米，距離火星約830萬千米 ^[33]  。

截至2021年2月3日，“天問一號”探測器總飛行里程已超過4.5億千米，距地球約1.7億千米。預計2月10日左右，“天問一號”將進行近火制動，開啓環繞火星之旅 ^[6]  。

截至2021年2月5日，天問一號已在軌飛行約197天，距離地球約1.84億千米，距離火星約110萬千米，飛行里程約4.65億千米，探測器各系統狀態良好。 ^[40]  天問一號在距離火星約220萬千米處，獲取了首幅火星圖像 ^[40]  。

截至2021年12月31日，天問一號任務環繞器在軌運行526天，當前距離地球約3.5億千米，通信時延約19.5分鐘；火星車在火星表面工作225個火星日，累計行駛超過1400米。 ^[72] 

2021年2月5日20時，“天問一號”探測器發動機點火工作，完成地火轉移段第四次軌道中途修正，以確保按計劃實施火星捕獲 ^[40]  。國家航天局同步公佈了“天問一號”傳回的首幅火星圖像 ^[39]  。

2021年農曆除夕前後，執行中國首次火星探測任務的“天問一號”探測器進行近火制動，“剎車”後被火星“捕獲”，正式開啓火星探測之旅 ^[41]  。

2021年2月10日19時52分，“天問一號”探測器經過202天4.75億千米的深空飛行，與火星交會 ^[90]  ，成功進入火星軌道 ^[42]  。

2021年2月15日17時，首次火星探測任務天問一號探測器成功實施捕獲軌道遠火點平面機動。3000N發動機點火工作，將軌道調整為經過火星兩極的環火軌道，並將近火點高度調整至約265千米 ^[43]  。

2021年2月24日6時29分，首次火星探測任務天問一號探測器成功實施第三次近火制動，進入近火點280千米、遠火點5.9萬千米、週期2個火星日的火星停泊軌道 ^[44]  。

2021年3月4日，國家航天局發佈3幅由中國首次火星探測任務天問一號探測器拍攝的高清火星影像圖，包括2幅黑白圖像和1幅彩色圖像 ^[45]  。

2021年3月26日，國家航天局發佈2幅由中國首次火星探測任務天問一號探測器拍攝的南、北半球火星側身影像。圖像中火星呈“月牙”狀，表面紋理清晰 ^[46]  。

2021年5月15日凌晨至5月19日期間，天問一號探測器根據飛行情況，擬擇機着陸於火星烏托邦平原 ^[48]  。

第四階段是着陸緩衝段，靠着陸平台下面四條腿，緩衝最後一點點能量，穩穩地落在火星表面上 ^[85]  。

2021年5月15日7時18分，天問一號着陸巡視器成功着陸於火星烏托邦平原南部預選着陸區，中國首次火星探測任務着陸火星取得圓滿成功 ^[49]  。

2021年5月15日，經過近300天的飛行、4億千米的奔赴，天問一號探測器成功着陸火星烏托邦平原南部預選着陸區 ^[87]  。

2021年5月17日8時，天問一號環繞器實施第四次近火制動，進入週期為8.2小時中繼通信軌道 ^[52]  。

2021年5月19日，中國國家航天局發佈火星探測天問一號任務探測器着陸過程兩器分離和着陸後火星車拍攝的影像。圖像中，着陸平台和“祝融號”火星車的駛離坡道、太陽翼、天線等機構展開正常到位 ^[53]  。

2022年5月15日天問一號成功着陸火星一週年 ^[87]  。

2021年6月7日，國家航天局發佈中國首次火星探測天問一號任務着陸區域高分影像圖。圖像中天問一號着陸平台、“祝融號”火星車及周邊區域情況清晰可見。影像圖由天問一號環繞器高分辨率相機，於6月2日18時拍攝。圖像右上角有兩處明顯亮斑，靠上的亮斑由兩個亮點組成，較大亮點為天問一號着陸平台，較小亮點為“祝融號”火星車 ^[54]  。

2021年6月11日，國家航天局舉行了天問一號探測器着陸火星首批科學影像圖揭幕儀式 ^[55]  ，布了由“祝融號”火星車拍攝的着陸點全景、火星地形地貌、“中國印跡”和“着巡合影”等影像圖。首批科學影像圖的發佈，標誌着中國首次火星探測任務取得圓滿成功 ^[56]  。6月23日，“着巡合影”名字確定為“星火燎原” ^[57]  。

2021年6月27日，國家航天局發佈中國天問一號火星探測任務着陸和巡視探測系列實拍影像，包括着陸巡視器開傘和下降過程、“祝融號”火星車駛離着陸平台聲音及火星表面移動過程視頻，火星全局環境感知圖像、火星車車轍圖像等 ^[58]  。

其中，祝融號火星車火星表面移動過程視頻是人類首次獲取火星車在火星表面的移動過程影像。 ^[59] 

2021年11月，中國“天問一號”與歐空局“火星快車”任務團隊合作，開展了“祝融號”火星車與“火星快車”軌道器在軌中繼通信試驗，取得成功 ^[69]  。

2022年1月31日，據中國探月工程消息，虎年春節前夕，天問一號探測器從火星軌道傳回一組自拍視頻，向全國人民致以新春祝福 ^[73]  。

根據探月與航天工程中心《月球與深空探測工程數據發佈管理辦法》，中國首次火星探測任務天問一號科學數據已實施保護期內數據開放獲取。

該次發佈的數據由地面應用系統生產製作，包括環繞器上的火星離子與中性粒子分析儀、中分辨率相機、火星礦物光譜分析儀以及火星車上的導航地形相機、多光譜相機、火星氣象測量儀、火星車次表層探測雷達、火星表面成分探測儀在2022年1月獲取的科學數據；共計7712個數據文件，總數據量101.9GB ^[76]  。

據火星探測器總設計師孫澤洲介紹，2021年9月太陽會運行到地球和火星之間，將出現日凌干擾現象，也就是太陽發出的強烈電磁波會對無線電通信產生干擾，天問一號將無法跟地面建立聯繫。這個過程大概持續一個月，到時候更需要天問一號發揮自主性 ^[60]  。

2021年9月下旬開始，天問一號探測器進入日凌階段。

日凌期間探測器與地面“失聯”是預期的正常狀態，“失聯”不是“失蹤”。為安全度過日凌期，日前火星車和環繞器先後完成相關狀態設置，停止科學探測工作並持續進行狀態監視。為安全度過日凌期，火星車和環繞器先後完成相關狀態設置，停止科學探測工作並持續進行狀態監視 ^[63]  。

2021年10月22日，日凌現象結束，天問一號探測器與地球之間的測控通信恢復正常，通過遙測數據判斷，天問一號探測器日凌期間狀態正常，安全渡過首次日凌難關 ^[64]  。

2021年11月8日，“天問一號”環繞器成功實施第五次近火制動，準確進入遙感使命軌道，開展火星全球遙感探測。環繞器在軌運行，地火距離3.84億千米，光行時21分20秒。“祝融號”火星車已圓滿完成既定巡視探測任務目標，各項狀態良好，繼續開展探測任務。火星車在火星表面工作174個火星日，累計行駛1253米，兩器狀態良好，各系統工況正常 ^[66-67]  。

在此次變軌之前，環繞器主要承擔的是“祝融號”火星車的中繼通信功能。通過降軌之後，近火點會在火星的北極、南極之間“漂移”。通過這種軌道的“漂移”從而得到在近火點火星的探測數據。進入遙感使命軌道後，“天問一號”環繞器將運行1年左右時間，對火星進行全球科學探測 ^[68]  。

2022年3月7日，“天問一號”環繞器持續開展火星全球遙感探測，並重點關注隕石坑、火山、峽谷、乾涸河牀等典型地貌和地質單元，獲取其高分辨率影像。在對“傑澤羅”撞擊坑成像時拍攝到美國“毅力號”火星車，當前位於其着陸點東南方向約200米處 ^[83]  。

截至2022年6月29日，“天問一號”任務環繞器和火星車均完成既定科學探測任務。“天問一號”任務環繞器正常飛行706天，獲取了覆蓋火星全球的中分辨率影像數據，各科學載荷均實現火星全球探測。 ^[88] 

本着開放共享的合作精神，國家航天局積極推進與各國航天機構和科學界的合作。在火星日凌前後，與俄羅斯、德國、意大利、澳大利亞、南非等國的天文台站，利用“天問一號”環繞器和“火星快車”軌道器聯合開展對太陽的掩星觀測，進行太陽風等科學研究 ^[89]  。

2022年7月23日，天問一號任務發射兩週年的日子，環繞器傳回了火衞一影像 ^[91]  。

截至2021年12月31日，祝融號火星車在火星表面累計行駛超過1400米，獲取巡視探測原始科學數據約560GB，能源充足、狀態良好 ^[77]  。

截至2022年2月4日，天問一號在軌運行561天，祝融號火星車工作259個火星日，累計行駛1537米，天問一號從火星祝賀北京冬奧會盛大開幕。天問一號探測器、五星紅旗與北京冬奧會和冬殘奧會會徽又一次同框自拍 ^[74]  。

截至2022年3月24日，“祝融號”火星車在火星表面工作306個火星日，累計行駛1784米，“天問一號”環繞器在軌運行609天，距離地球2.77億千米，當前兩器運行正常 ^[82]  。

截至2022年9月15日，天問一號環繞器已在軌運行780多天，火星車累計行駛1921米，完成既定科學探測任務，獲取原始科學探測數據1480GB。科學研究團隊通過對中國自主獲取的一手科學數據的研究，獲得了豐富的科學成果，揭示了火星風沙與水活動對地質演化和環境變化的影響，為火星烏托邦平原曾經存在海洋的猜想提供了有力的支撐，豐富了人類對火星地質演化和環境變化的科學認知。天問一號環繞器繼續在遙感使命軌道開展科學探測，持續積累一手科學數據 ^[98]  。

2022年9月19日晚，在科技部、國家航天局等聯合舉辦的科普活動中，天問一號探測器系統副總設計師賈陽説，“祝融號”火星車正處於休眠狀態，預計2022年12月，火星車在滿足兩個特定條件後將會自主喚醒 ^[95]  。

2023年2月10日，遠在火星執行全球遙感科學探測任務的“天問一號”火星環繞器，已經在火星“上崗”滿兩年。 ^[103] 

截至2023年3月，天問一號環繞器正在進行環火星探測，“祝融號”火星車已累計行駛1921米，完成既定科學探測任務，獲取原始科學探測數據約1600GB ^[104]  。

2023年7月6日，國際科學期刊《自然》發表了中國天問一號的最新研究成果，中國科學院國家天文台領導的國際合作研究團隊在祝融號着陸區發現火星古風場改變的沉積層序的證據，證實風沙活動記錄了火星古環境隨火星自轉軸和冰川期的變化。 ^[108] 

天問一號探測器的工程研製，應用多種創新性材料：

作用：實現柔性太陽能電池的鎖緊、釋放和展開，以及展開後高剛度可承載等功能 ^[51]  。

2023年3月7日，航天科技集團五院嫦娥四號探測器總師孫澤洲談到“天問一號”任務：

2021年天問一號在國際上首次通過一次任務實現了火星環繞、着陸和巡視探測，國外是從掠飛、環繞、着陸、再到巡視逐步實現的，中國一步跨越發展，既有國家科技實力的底氣、也有敢為人先的勇氣，同時也離不開堅苦卓絕的技術攻關。

火星有稀薄的大氣，天問一號着陸火星首先面臨火星大氣的氣動力和熱的問題。“對於火星大氣條件下的氣動問題中國之前的基礎很薄弱，沒有模型、沒有方法、沒有數據。”研製團隊利用有限的數據建立模型，創造條件進行試驗積累數據，反覆試驗、反覆對比、反覆修正，最終解決了難題。為了提高對於火星大氣不確定性的適應能力，天問一號採用了彈道升力式進入方案，該方案面臨一個攻角調整的問題，中國國外在2011年才開始採用彈道升力式方案，通過拋出質量塊來實現攻角調整，質量塊達到上百千克，天問一號採用配平翼新技術實現攻角調整，重量代價僅國外方案的十分之一 ^[105]  。

2022年，中國科學院近代物理研究所同中國國內外多家單位合作者組成的研究團隊利用天問一號火星能量粒子分析儀獲得了首個科學成果，研究討論了基於該載荷在地火轉移軌道中觀測到的一個太陽高能粒子事件。相關結果於7月26日發表在國際期刊《天體物理學雜誌快報》（The Astrophysical Journal Letters）上，並被美國天文學會（AAS）選為亮點工作，以“Caught in a Solar Storm on the Way to Mars”為題進行了專題報道 ^[92]  。

截至2022年9月15日，天問一號環繞器已在軌運行780多天，火星車累計行駛1921米，完成既定科學探測任務，獲取原始科學探測數據1480GB。科學研究團隊通過對中國自主獲取的一手科學數據的研究，獲得了豐富的科學成果。通過對着陸區分佈的凹錐、壁壘撞擊坑、溝槽等典型地貌的綜合研究，揭示了上述地貌的形成與水活動之間存在的重要聯繫。通過相機影像和光譜數據，在着陸區附近的板狀硬殼岩石中發現含水礦物，證明了在距今10億年（晚亞馬遜紀時期）以來，着陸區存在過大量液態水活動 ^[93]  。

中國科學家利用“天問一號”火星探測任務獲得的科學數據，揭示了現今火星淺表精細結構和物性特徵，為深入認識火星地質演化與環境、氣候變遷提供了重要依據。相關研究結果於北京時間2022年9月26日晚在國際學術期刊《自然》雜誌發表 ^[96]  。

2022年12月26日，天問一號第十七批科學探測數據正式發佈。該次發佈的數據由地面應用系統生產製作，包括環繞器上的火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀在2022年10月獲取的科學數據；高分辨率相機、中分辨率相機在2022年5月獲取的科學數據；共計8336個數據文件，總數據量112.2GB ^[101]  。

2023年1月16日，據中國科學院上海天文台網站，2021 年火星日凌期間（9 月下旬到 10 月中旬），在國家航天局支持下，中國科學院上海天文台、中國科學院國家空間科學中心、北京大學地球與空間科學學院、中國科學院國家天文台、澳大利亞塔斯馬尼亞大學和歐洲甚長基線干涉測量研究所等中外科研機構，利用“天問一號”環繞器和“火星快車”軌道器的測控通信信號，聯合開展了對太陽的日凌掩星觀測，取得重要研究成果 ^[102]  。

2023年7月6日，國際學術期刊《自然》發表了中國天問一號的最新研究成果，中國科學院國家天文台領導的國際合作研究團隊在祝融號着陸區發現火星古風場改變的沉積層序的證據，證實風沙活動記錄了火星古環境隨火星自轉軸和冰川期的變化 ^[107]  。

根據中國月球與行星地名庫（LPND）發佈的公告，國際天文聯合會IAU於2022年3月9日正式批准了位於天問一號着陸點附近以及可能的巡視區域內的16個環形坑、3個穹丘、2條溝和1座方山的正式地名。這22項命名分別為：平樂、西柏坡、文家市、窯店、古絳、胡襄、周莊、鄭集、齊都、天柱山、馬集、古田、五星、楊柳青、魯克沁、漠河、窯店穹丘、文家市穹丘、漠河穹丘、窯店溝、齊都溝、文家市方山 ^[84]  。

天問一號任務環繞器中分辨率相機，於2021年11月至2022年7月曆時8個月，實施了284軌次遙感成像，對火星表面實現了全球覆蓋。地面應用系統對獲取的14757幅影像數據進行處理後得到火星全球彩色影像圖。 ^[106] 

按照中國行星探測工程的整體規劃，到2030年前後，中國將以火星探測為主線，開展小行星探測、火星取樣返回和木星系探測等任務。小行星探測任務除了科學研究的意義之外，也將通過技術的遞進式發展，為後續火星取樣返回驗證相關技術。

火星取樣返回對全世界來説都是一個技術挑戰，還沒有國家實現，其難度很大。

難點之一是“逃逸速度”——火星的“個頭”比月球大得多，從火星上起飛返回需要更大的逃逸速度，要求火箭有更強的動力。

難點之二是“大氣”——與月球的真空環境不同，火星表面存在大氣，從火星表面起飛就像在地球上發射火箭一樣，需要一整套適應火星大氣環境的飛行產品及其控制系統。再加上往返火星路途遙遠，火星環境惡劣，都增加了取樣返回的難度。

諸多難點最終都集中在一個課題，就是火星表面的起飛，涉及到燃料低温儲存技術、動力技術、控制技術等 ^[80]  。

木星系探測也是中國行星探測的目標之一，木星系孕育着大量科學新發現的機會。

木星距離地球非常遙遠、環境極其惡劣。到達木星附近，其太陽光照強度只有地球附近的3%。如何獲取能源、抵禦和適應極端的空間環境，都是要努力解決的難題 ^[80]  。

2021年12月20日，“天問一號”成功實現火星着陸入選中央廣播電視總枱發佈2021年度國內十大科技新聞 ^[71]  。

2022年2月28日，火星探測任務天問一號探測器成功着陸火星，入選2021年度中國科學十大進展 ^[75]  。

2022年9月18日，天問一號火星探測任務團隊獲得國際宇航聯合會（IAF）2022年度“世界航天獎” ^{[94]  [98]}  。

2024年1月11日，天問一號研究成果揭示火星氣候轉變入選2023年中國十大科技進展新聞。 ^[110] 

中國行星探測工程“攬星九天”圖形標識(2張)

中國行星探測工程作為一個整體概念，以“攬星九天”作為工程的圖形標識。太陽系八大行星依次排開，表達了宇宙的五彩繽紛，呈現科學發現的豐富多彩，飽含動感，氣韻流動。開放的橢圓軌道整體傾斜向上，展示了獨特字母“C”的形象，代表了中國行星探測“China”，體現着國際合作精神“Cooperation”，標誌着深空探測進入太空能力-C3。這組意義深遠的名稱與圖形標識將承載着中國人航天強國的夢想，為人類和平利用太空推動構建人類命運共同體貢獻更多中國智慧、中國方案、中國力量，前往未至，發現未知 ^{[7]  [34]}  。

天問一號的名稱來源於中國古代愛國主義詩人屈原的長詩《天問》，表達了中華民族對真理追求的堅韌與執着，體現了對自然和宇宙空間探索的文化傳承，寓意探求科學真理征途漫漫，追求科技不斷創新永無止境 ^[35]  。

2020年12月16日，“天問一號”入選國家語言資源監測與研究中心發佈的“2020年度中國媒體十大新詞語” ^[36]  。

自2016年8月23日開始，中國火星探測工程名稱和圖形標識面向全球徵集，海內外各界踴躍參加，共收到提交工程名稱及圖形標識作品35912個。經過網絡投票共收穫各地有效投票3278962張。無數優秀創意作品共同塑造了人類對火星探測的美好願景 ^[34]  。

2020年4月24日，中國行星探測任務被正式命名為“天問系列”，首次火星探測任務被命名為“天問一號”，後續行星任務依次編號 ^[37]  。

2021年4月24日，在2021中國航天日開幕啓動儀式上，宣佈中國首輛火星車名稱為“祝融號”。祝融在中國傳統文化中被尊為最早的火神，象徵着中華民族的祖先用火照耀大地，帶來光明。首輛火星車命名為“祝融”，寓意點燃中國星際探測的火種，指引人類對浩瀚星空、宇宙未知的接續探索和不斷超越 ^[47]  。

中國郵政於2020年9月26日發行《中國首次火星探測“天問一號”發射成功》紀念郵票1套1枚 ^[99]  。

中國人民銀行於2021年8月30日發行中國首次火星探測任務成功金銀紀念幣一套，共3枚。紀念幣正面圖案均為中國行星探測標識（火星），150克圓形金質紀念幣、30克圓形銀質紀念幣背面圖案分別為天問一號着陸平台和火星車、“祝融號”火星車、天問一號環繞器等 ^[62]  。

天問一號火星探測器的成功發射、持續飛行以及後續的環繞、降落和巡視，表明深空探測是當今世界高科技中極具挑戰性的領域之一，是眾多高技術的高度綜合，也是體現一個國家綜合國力和創新能力的重要標誌。中國開展並持續推進深空探測，對保障國家安全、促進科技進步、提升國家軟實力以及提升國際影響力具有重要的意義 ^[38]  。

“探索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國，是中國不懈追求的航天夢。”未來五年及今後一個時期，中國將堅持創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，推動空間科學、空間技術、空間應用全面發展，為服務國家發展大局和增進人類福祉作出更大貢獻 ^[5]  。

天問一號任務成功是中國航天事業自主創新，跨越發展的標誌性成就。在中國航天發展史上，天問一號任務實現了6個首次，一是首次實現地火轉移軌道探測器發射；二是首次實現行星際飛行；三是首次實現地外行星軟着陸；四是首次實現地外行星表面巡視探測；五是首次實現4億千米距離的測控通信；六是首次獲取第一手的火星科學數據。在世界航天史上，天問一號不僅在火星上首次留下中國人的印跡，而且首次成功實現了通過一次任務完成火星環繞、着陸和巡視三大目標，充分展現了中國航天人的智慧，標誌着中國在行星探測領域跨入世界先進行列 ^[55]  。（《南京航空航天大學學報》《2016中國的航天》白皮書、中國國家航天局 評）

天問一號通過一次任務，完成火星環繞、着陸、巡視三大目標，使中國在行星探測領域進入世界先進行列。火星探測邁出中國星際探測征程的重要一步，實現了從地月繫到行星際的跨越。以火星探索為起點，中國在深空探索領域確定了下一個方向 ^[104]  。（人民日報 評）

2021年2月10日，中國的“天問一號”探測器抵達火星，這使得正常運行的可以俯瞰火星的航天器數量增至8個，創下環繞其他行星運行的活躍航天器最多紀錄（吉尼斯世界紀錄）。 ^[109]