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來源：互聯網

天問一號（英文名：Tianwen-1）是負責執行中國首次火星探測任務的探測器，由環繞器、著陸器和巡視器組成，總重量約5噸。天問一號共攜帶13臺科學探測設備，用于開展火星全球形貌與地質結構探測、物質成分探測、淺層結構與水分布探測、空間環境探測和火星物理場探測。

天問一號于2020年7月23日在海南文昌航天發射場由長征五號遙四運載火箭發射升空，成功進入預定軌道；2021年2月10日天問一號與火星交會，成功實施捕獲制動進入環繞火星軌道，成為中國第一顆人造火星衛星；2月24日進入火星停泊軌道，開展為期約3個月的環繞探測，為順利著陸火星奠定了基礎。2021年5月15日7時18分，天問一號著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區，標志著中國成為繼蘇聯和美國之后世界上第三個探測器成功在火星著陸的國家。2021年5月22日，巡視器（祝融號）駛離著陸平臺，到達火星表面，開始巡視探測。

天問一號在世界航天史上首次成功實現通過一次任務完成火星環繞、著陸和巡視三大目標，標志著中國在行星探測領域跨入世界先進行列。

名稱標識

2016年8月23日，中國火星探測工程名稱和圖形標識全球征集活動開始。2017年1月15日，中國火星探測工程名稱和圖形標識全球征集活動初評結果公布，鳳凰、天問、騰龍、麒麟、朱雀、火星、追夢、鳳翔等8個工程名稱和圖形標識作品入圍。2020年4月24日，中國國家航天局宣布，中國行星探測任務命名為“天問”，首次火星探測任務命名為“天問一號”，首次火星探測任務的標識為“攬星九天”。

“天問”來源于屈原同名長詩，表達了華族對真理追求的堅韌與執著，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，追求科技創新永無止境。

“攬星九天”標識以“中國行星探測工程”作為整體概念，圖案整體傾斜向上，太陽系八大行星鑲嵌在C形軌道之上。

項目背景

在天問一號探測任務之前，中國曾在2011年發射過螢火一號火星探測器，其主要任務目標是探測火星及其空間環境、揭示類行星空間演化特征等。該探測器于2008年7月15日立項，2011年11月8日搭乘俄羅斯運載火箭和福布斯-土壤探測器一起前往火星，但是由于俄羅斯探測器未能按計劃變軌，導致任務失敗。雖然這次任務以失敗告終，但是任務帶動了中國深空探測航天技術發展、解決最遠距離4億公里的測控問題，為中國開展后續深空探測任務打下了基礎。

研制歷程

2014年6月，中國月球探測工程首席科學家、“嫦娥之父”歐陽自遠在第22屆國際天文館學會大會上透露，中國計劃在2020年實現火星著陸巡視，在2030年實現火星采樣返回。11月，由環繞器和著陸巡視器組成的火星探測器系統在第十屆中國國際航空航天博覽會上首次亮相。

2016年1月，中國首次自主火星探測獲國家批準立項，計劃于2020年7月通過一次任務實現火星環繞探測和巡視探測的目標。8月23日，中國第一個火星探測器和火星探測車外觀設計構型首次公布。10月，11位社會文化藝術名人受邀為中國火星探測工程宣傳推廣代言。

2017年7月，中國首個火星模擬基地落戶海西蒙古族藏族自治州大柴旦行政區紅崖地區，為中國首次火星探測活動提供各種模擬試驗條件。

任務目標

天問一號的科學目標是開展火星全球形貌與地質結構探測、物質成分探測、淺層結構與水分布探測、空間環境探測和火星物理場探測。同時，通過首次火星探測任務的實施，中國將驗證火星制動捕獲、進入/下降/著陸、長期自主管理、遠距離測控通信、火星表面巡視等關鍵技術，為建立獨立自主的深空探測基礎工程體系夯實基礎，推動中國深空探測活動可持續發展。

系統組成

主要系統

環繞器

天問一號環繞器由中國航天科技集團第八研究院設計，具備飛行器、通信器和探測器三大功能。

環繞器首先作為飛行器，把著陸器送入火星著陸軌道，待著陸巡視器成功釋放后，環繞器將作為通信器，為著陸器和地球之間建立中繼通信服務，待通信工作結束后，環繞器將作為科學探測器對火星進行遙感探測。

環繞器共攜帶7臺科學儀器，用于火星科學探測，分別是中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜分析儀、火星磁強計、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀。

著陸巡視器

天問一號著陸巡視器由進入艙和“祝融號”火星車組成。進入艙外形呈大鈍頭倒錐體，里面包著火星車和著陸平臺。進入艙的主要任務是把火星車安全的送達火星表面，然后在火星表面開展輔助性工作，展開坡道建立和火星表面建立通道，用于火星車駛離；以及進行展示性的工作，用攜帶的相機進行成像、展開國旗。火星車的質量為200公斤，火星車上有6個車輪，共攜帶6臺科學儀器，分別是導航與地形相機、火星車次表層探測雷達、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀、火星表面成分探測儀和多光譜相機。

性能參數

任務經過

天問一號任務飛行過程包括發射升空、地火轉移、火星捕獲、火星停泊、離軌著陸和科學探測等6個階段。天問一號在升空后，飛行約7個月抵達火星，并通過2至3個月的環繞飛行后著陸火星表面，開展探測任務。

發射升空

2020年7月14日，火星探測器“天問一號”運抵文昌航天發射場。2020年7月22日，中國火星探測工程正式對外公布“中國首次火星探測任務天問一號1:1著陸平臺和火星車”信息。2020年7月23日，天問一號在中國文昌航天發射場發射升空，正式開啟中國人自主探測火星之旅。7月27日，天問一號在飛離地球約120萬公里處回望地球，利用光學導航敏感器對地球、月球成像，獲取了地月合影。其后，天問一號脫離地球引力影響范圍，進入行星際轉移軌道。

地火轉移

在天問一號飛往火星的過程中，為了減小飛行偏差，需要經歷數次中途修正和深空機動，直至其抵達火星附近，并被火星捕獲。

2020年8月2日，天問一號完成第一次軌道中途修正，這是3000N軌控發動機首次太空點火工作，驗證了發動機在軌的實際性能。9月20日，天問一號4臺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，驗證了120N發動機在軌的實際性能。10月9日，天問一號主發動機點火工作480余秒，順利完成深空機動，至此，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。10月28日，為了使天問一號按照預定時間與火星交會，天問一號8臺25N發動機同時點火工作，完成第三次軌道中途修正，并驗證了25N發動機在軌的實際性能。2021年2月5日，天問一號發動機點火工作，完成地火轉移段第四次軌道中途修正；同時，國家航天局還公布了一張天問一號在距離火星約220萬公里處獲取的首幅火星圖像。

火星捕獲

2021年2月10日，天問一號探測器實施近火捕獲制動，環繞器3000N軌控發動機點火工作約15分鐘，進入大橢圓環火軌道，成為中國第一顆人造火星衛星，實現“繞、著、巡”目標的第一步，環繞火星成功。天問一號探測器環繞器攜帶的中分辨率相機、高分辨率相機、磁強計、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子和能量粒子探測儀等載荷將陸續開始工作，對火星開展多維度探測。2月15日，天問一號實施捕獲軌道遠火點平面機動，探測器上的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，并將近火點高度調整至約265公里。2月20日，天問一號實施第二次近火制動，進入周期約為4天的調相軌道，使其在運行一圈再次到達近火點附近時，能夠正好經過預定著陸區上空。

火星停泊

2021年2月24日，天問一號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、周期2個火星日的火星停泊軌道；探測器將在停泊軌道上運行約3個月，環繞器7臺載荷將全部開機，對火星開展全球遙感探測，為著陸做準備。2021年3月4日，國家航天局發布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。3月26日，國家航天局發布天問一號飛行至距離火星1.1萬千米處，利用中分辨率相機拍攝拍攝的火星南、北半球側身影像。圖像中火星呈“月牙”狀，表面紋理清晰。

離軌著陸

2021年5月15日凌晨1時許，天問一號在停泊軌道實施降軌，機動至火星進入軌道。4時許，著陸巡視器與環繞器分離，歷經約3小時飛行后，進入火星大氣，經過約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，成功軟著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區。兩器分離約30分鐘后，環繞器進行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。5月17日，天問一號環繞器實施第四次近火制動，進入中繼通信軌道，為火星探測車建立穩定的中繼通信鏈路，陸續傳回圖像數據。5月22日，天問一號巡視器駛離著陸平臺，到達火星表面，開始巡視探測，實現“繞、著、巡”目標的第二步，著陸火星。

科學探測

2021年6月11日，國家航天局公布了由祝融號拍攝的著陸點全景、火星地形地貌、“中國印跡”和“著巡合影”等影像圖，標志著中國首次火星探測任務取得圓滿成功。

2021年9月下旬，受日凌影響，天問一號環繞器和火星探測車進入自主運行模式，暫停科學探測工作；兩者于2021年10月中旬安全度過首次日凌，恢復科學探測工作。

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。在遙感軌道，火星環繞器將利用攜帶的中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、礦物光譜分析儀、磁強計、離子與中性粒子分析儀、能量粒子分析儀共7臺載荷開展火星全球性和綜合性的科學探測；同時，環繞器還將繼續為火星探測車提供中繼通信服務。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，并重點關注隕石坑、火山、峽谷、干涸河床等典型地貌和地質單元，獲取其高分辨率影像。在對“杰澤羅”撞擊坑成像時拍攝到美國“毅力號”火星車，當前位于其著陸點東南方向約200米處。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。

2022年5月18日，為應對沙塵天氣導致的太陽翼發電能力降低及冬季極低的環境溫度，祝融號火星車轉入休眠模式。

截至2022年6月29日，天問一號環繞器已獲取到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；火星車順利完成90個火星日既定科學探測任務；至此，天問一號環繞器和火星車均完成既定科學探測任務。后續，環繞器將繼續開展全球遙感探測，并擇機開展拓展技術試驗，為相關任務開展先期技術驗證；火星探測車在休眠結束后將繼續實施拓展探測任務。

2023年4月24日，國家航天局和中國科學院聯合發布了中國首次火星探測火星全球影像圖。該影像圖為彩色，包括按照制圖標準分別制作的火星東西半球正射投影圖、魯賓遜投影圖以及墨卡托投影加方位投影圖，空間分辨率為76米，將為開展火星探測工程和火星科學研究提供質量更好的基礎底圖。

科學成果

2021年9月下旬至10月中旬，天問一號經歷了首次火星日凌。在火星日凌期間，天問一號環繞器和歐空局火星快車號軌道器任務團隊，通過兩個探測器定期向地球發射無線電信號，多國科學家利用國內外十多個射電望遠鏡，對兩個探測器的信號受太陽影響情況進行了觀測，共獲取約5TB數據。通過這些數據研究人員發現，在無線電信號傳播過程中穿越臨日空間時，該區域的電子總含量發生了上千個TECU的變化。與大角度分光日冕儀在同一時期獲取的光學遙感觀測數據對比后，研究發現此次的電子總含量變化是日冕物質拋射現象（CME）所致。由于相同的頻率擾動信號抵達不同位置測站的時間不同，通過頻率擾動信號與各測站之間的傳播距離與傳播時間，可計算得到CME的等離子體拋射速度，因此多站聯測可用來探討臨日空間太陽活動的空間傳播情況。同時，在火星投影點附近更小的空間尺度范圍內，觀測到因CME與冕流相互作用引起的冕流波，還在CME離去時探測到了初生高速太陽風流。

研究人員通過對著陸區分布的凹錐、壁壘撞擊坑、溝槽等典型地貌的綜合研究，發現上述地貌的形成與水活動之間存在的重要聯系。結合相機影像和火星車移動車轍等信息，發現著陸區土壤具有較強承壓強度且摩擦參數較低，存在與水活動相關并經歷風沙磨蝕的特征。

2025年11月，天問一號環繞器在距星際天體阿特拉斯（3I/ATLAS）約3000萬千米處，用高分辨率相機成功捕獲其彗核與直徑數千千米的彗發，獲得最近距離、彗星特征最清晰的圖像。地面系統對30秒連拍數據進行處理并制成動畫，精準呈現天體運動軌跡。此次拓展任務既深化了阿特拉斯研究，也為天問二號小行星探測完成關鍵技術驗證與經驗積累。