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　　天问一号，是由中国航天科技集团公司下属中国空间技术研究院总研制的探测器，负责执行中国第一次自主火星探测任务。

　　天问一号于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道。

　　天问一号于2021年2月到达火星附近，实施火星捕获。2021年5月择机实施降轨，着陆巡视器与环绕器分离，软着陆火星表面，火星车驶离着陆平台，开展巡视探测等工作，对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测，实现中国在深空探测领域的技术跨越。深空探测将推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展，为服务国家发展大局和增进人类福祉作出更大贡献。

　　2021年6月11日，中国国家航天局举行了天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。首批科学影像图的发布，标志着中国首次火星探测任务取得圆满成功[57]。6月27日，国家航天局发布我国天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像。其中，祝融号火星车火星表面移动过程视频是人类首次获取火星车在火星表面的移动过程影像。

　　2011年11月9日，中国研制的首个火星探测器“萤火一号”同俄罗斯“福布斯-土壤”号探测器于哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场搭乘俄运载火箭发射升空。然而由于搭载的俄罗斯“福布斯-土壤”火星探测器出现故障，“萤火一号”未能进入预定轨道，任务宣告失败。之后，随着中国大型运载火箭和深空探测网等瓶颈取得突破，中国规划自主发射火星探测器。

　　中国萤火虫一号探测器

　　《2016中国的航天》白皮书明确提出：实施中国首次火星探测任务，突破火星环绕、着陆、巡视探测等关键技术。计划2020年发射首颗火星探测器，实施环绕和巡视联合探测。开展火星采样返回、小行星探测、木星系及行星穿越探测等的方案深化论证和关键技术攻关，适时启动工程实施，研究太阳系起源与演化、地外生命信息探寻等重大科学问题。

　　研制历程

　　2016年1月，中国自主火星探测任务获得国家批准立项。任务要求通过一次发射任务实现火星环绕、着陆和巡视，对火星开展全球性、综合性的环绕探测，在火星表面开展区域巡视探测。计划于2020年7-8月间择机发射，2021年登陆火星。

　　中国按计划推进火星探测工程，火星探测器和用于发射的长征五号运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司五院和一院抓总研制[。

　　2020年4月，中国国家航天局明确计划通过长征五号遥四运载火箭发射“天问一号”探测器 。天问一号由一部轨道飞行器和一辆火星车构成。天问一号火星探测任务要一次性完成“绕、落、巡”三大任务。

　　2020年7月14日，火星探测器“天问一号”运抵文昌航天发射场。

　　2020年7月22日，中国火星探测工程正式对外公布“中国首次火星探测任务天问一号1:1着陆平台和火星车”信息。

　　2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭搭载天问一号探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了中国自主开展行星探测的第一步。

　　“天问一号”探测器成功发射

　　系统组成

　　天问一号探测器由环绕器、着陆器和巡视器组成，总重量达到5吨左右。

　　环绕器

　　环绕探测是火星探测的主要方式之一，也是行星探测开始阶段的首选方式。环绕器要完成的主要科学探测任务包括五大方面：火星大气电离层分析及行星际环境探测；火星表面和地下水冰的探测；火星土壤类型分布和结构探测；火星地形地貌特征及其变化探测；火星表面物质成分的调查和分析。

　　天问一号环绕器搭载了7台有效载荷，用于火星科学探测，包括七个部分：

　　（1）中分辨率相机，绘制火星全球遥感影像图，进行火星地形地貌及其变化探测，如火星表面成像、火星地质构造和地形地貌研究。

　　（2）高分辨率相机，获取火星表面重点区域精细观测图像，开展地形地貌和地质构造研究。

　　（3）环绕器次表层探测雷达，利用高频电磁波的穿透特性对行星表面和内部结构的岩性、电磁参数及主要组成成分进行探测研究；利用探测器星下点高度，开展火星表面地形研究；开展行星际甚低频射电频谱研究。

　　（4）火星矿物光谱分析仪，分析火星矿物组成与分布；研究火星整体化学成分与化学演化历史；分析火星资源及其分布。

　　（5）火星磁强计，探测火星空间磁场环境，研究火星电离层及磁鞘与太阳风磁场相互作用机制。

　　（6）火星离子与中性粒子分析仪，对火星等离子体中的粒子特性进行研究，了解火星大气的逃逸；研究太阳风和火星大气相互作用、火星激波附近中性粒子加速机制。

　　（7）火星能量粒子分析仪，研究近火星空间环境和地火转移轨道能量粒子的能谱、元素成分和通量的特征及其变化规律；绘制火星全球和地火转移轨道不同种类能量粒子辐射的空间分布图；与磁强计、离子和中性粒子分析仪等联合研究近火星空间能量粒子辐射与大气的关系、太阳风暴能量粒子事件对火星大气逃逸的影响与相互作用的规律以及火星粒子加速与输运过程。

　　着陆器

　　天问一号环绕器进入环火轨道后，先开展约三个月的对地观测，特别是对预选着陆区进行详细勘测。之后携带火星车的着陆器将与环绕器分离，利用降落伞和反推火箭在火星表面着陆，并开展为期90个火星日（一个火星日约24小时39分35.2秒）的巡视探测任务。

　　火星车

　　“祝融号”火星车要完成的科学探测任务有：火星巡视区形貌和地质构造探测，火星巡视区土壤结构（剖面）探测和水冰探查，火星巡视区表面元素、矿物和岩石类型探查，以及火星巡视区大气物理特征与表面环境探测。

　　火星车搭载了6台科学载荷，包括：

　　（1）火星表面成分探测仪，火星表面成分探测仪包括激光诱导击穿光谱仪（LIBS），短波红外光谱显微成像仪（SWIR）和微成像相机。LIBS（240-850 nm）用于元素组成分析；SWIR（850-2400 nm）用于矿物和岩石的分析和识别；微成像相机（900-1000 nm）可以获得探测目标的高空间分辨率图像。

　　（2）多光谱相机，获取着陆点周围的地形、地貌和地质背景信息，进行空间分析，获得岩石、土壤等可见近红外光谱数据；采集各种白天和黑夜的天空图像，以进行特定的大气、气象和天文研究。

　　（3）导航地形相机，拍摄广角图片，指导火星车的移动并寻找感兴趣的目标（岩石/土壤等）；结合环绕器上搭载的高分辨率相机，将它们拍摄到的地面图像进行比对，可以校准火星表面的真实情况；为其他科学载荷寻找感兴趣的探测目标或区域。

　　（4）火星车次表层探测雷达，次表层探测雷达可以探测火星土壤的地下分层和厚度。包含两个通道，低频通道（15-95 MHz）可以穿透10-100米的深度（空间分辨率为几米）；高频通道（0.45-2.15 GHz）可以穿透3-10米的深度（空间分辨率为几厘米）。次表层探测雷达可以随火星车移动，持续收集地下雷达信号，探测地下物质的大小和分布特征，并在垂直和水平方向上约束地下分层结构，制约地下水冰和挥发物（如，水合矿物质等）的分布。

　　（5）火星表面磁场探测仪，检测火星表面磁场，火星磁场指数以及火星电离层中的电流。其主要优点是可随火星车移动；与环绕器上搭载的磁强计协同观测，将对理解火星内部的演变具有极其重要的意义。

　　（6）火星气象测量仪，用于监测火星表面温度，压力，风场和声音等的时间和空间变化。在着陆之前，还可以在环火轨道上收集温度和声音数据。

　　天问一号火星车相较于国外的火星车其移动能力更强大，设计也更复杂。它采用主动悬架，6个车轮均可独立驱动，独立转向。除前进、后退、四轮转向行驶等功能外，还具备蟹行运动能力，用于灵活避障以及大角度爬坡。更强大的功能还包括车体升降（在火星极端环境表面可以利用车体升降摆脱沉陷）、尺蠖运动（配合车体升降，在松软地形上前进或后退）和抬轮排故（遇到车轮故障的情况，通过质心位置调整及夹角与离合的配合，将故障车轮抬离地面，继续行驶）。

　　各型设备

　　天问一号探测器携带设备及功能：

　　中、高分辨率相机，负责对火星表面成像，开展火星表面地形地貌和地质构造研究；

　　火星磁强计后续主要负责探测火星空间磁场环境；

　　火星矿物光谱分析仪则用来分析火星矿物组成与分布，研究火星整体化学成分与化学演化历史，分析火星资源与分布区等。

　　天问一号及研发团队

　　飞行目标

　　天问一号执行中国首次火星探测任务，其飞行目标是：在国际上首次通过一次发射，实现火星环绕、着陆、巡视探测，使中国成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。

　　探测任务

　　天问一号探测任务的三大科学问题：（1）探测火星生命活动信息；（2）火星的演化以及与类地行星的比较研究；（3）探讨火星的长期改造与今后大量移民建立人类第二个栖息地的前景。

　　天问一号探测的五个科学目标：（1）火星形貌与地质构造特征；（2）火星表面土壤特征与水冰分布；（3）火星表面物质组成；（4）火星大气电离层及表面气候与环境特征；（5）火星物理场与内部结构。

　　英国《自然》杂志评价称，中国“天问一号”能一次性完成“绕、落、巡”三大任务，创造新的历史纪录。

　　飞行历程

　　2020年7月23日12时41分05秒，天问一号任务成功发射，迈出中国行星探测的第一步。2021年7月23日，天问一号成功发射一周年。

　　地月合影

　　2020年7月27日，北京航天飞行控制中心飞控团队与中国空间技术研究院试验队密切配合，控制“天问一号”探测器在飞离地球约120万千米处回望地球，利用光学导航敏感器对地球、月球成像，获取了地月合影。在这幅黑白合影图像中，地球与月球一大一小，均呈新月状，在茫茫宇宙中相互守望。

　　天问一号传回首张地月合影

　　首次轨道修正

　　2020年8月2日7时整，天问一号探测器3000牛发动机开机工作20秒，顺利完成第一次轨道中途修正，继续飞向火星。截至第一次轨道修正前，天问一号探测器各系统状态良好。

　　截至2020年8月19日23时20分，“天问一号”火星探测器距离地球约823万千米，环绕器上火星磁强计、矿物光谱分析仪、高分辨率相机、中分辨率相机等载荷依次完成自检，确认设备状态状态一切正常 。

　　天问一号轨道中途修正

　　天问一号轨道中途修正

　　截至2020年8月28日10时08分，“天问一号”探测器累计飞行里程达到1亿千米，探测器姿态稳定、能源平衡，多个载荷完成自检，确认设备状态正常，相关工作正按计划稳步推进。

　　截至2020年9月18日8时30分，“天问一号”探测器飞行里程已达1.55亿千米，距离地球1800万千米 。

　　第二次轨道修正

　　2020年9月20日23时，在中国首次火星探测任务飞行控制团队操作下，天问一号探测器4台120N发动机同时点火工作20秒，顺利完成第二次轨道中途修正，并在轨验证了120N发动机实际性能。

　　截至2020年9月20日23时，天问一号已在轨飞行60天，距离地球约1900万千米，飞行里程约1.6亿千米，探测器各系统状态良好，地面测控通信各中心和台站跟踪正常。

　　天问一号深空“自拍”

　　深空“自拍”

　　2020年10月1日，国家航天局发布中国首次火星探测任务“天问一号”探测器飞行图像。

　　截至2020年10月1日0时，探测器已飞行约1.88亿千米，距地球约2410万千米，飞行状态良好 目前外墙保温岩棉保温板价格是多少一平方 。

　　深空机动

　　2020年10月9日23时，在中国首次火星探测任务飞行控制团队控制下，天问一号探测器主发动机点火工作480余秒，顺利完成深空机动。天问一号探测器的飞行轨道变为能够准确被火星捕获的、与火星精确相交的轨道。截至该次深空机动前“天问一号”已飞行超过78天，距离地球超过2900万千米，探测器各系统状态良好。

　　第三次轨道修正

　　2020年10月28日22时，在中国首次火星探测任务飞行控制团队控制下，天问一号探测器8台25N发动机同时点火工作，完成第三次轨道中途修正，并在轨标定了25N发动机的实际性能。该次轨道中途修正，是为了在深空机动后，对转移轨道再次进行微量调整，使火星探测器按照预定时间与火星交会。截至同日，天问一号已在轨飞行97天，距离地球约4400万千米，飞行路程约2.56亿千米，探测器各系统状态良好，地面测控通信各中心和台站跟踪正常。

　　飞行动态

　　截至2020年11月17日凌晨，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器已在轨飞行116天，飞行里程突破3亿千米，距离地球约6380万千米。探测器姿态稳定，能源平衡，部分分系统完成自检，各系统工作正常。

　　截至2020年12月9日，“天问一号”已飞行约3.5亿千米，对地球距离约9250万千米，对火星距离约1400万千米。

　　截至2020年12月14日，天问一号探测器已在轨飞行144天，飞行里程约3.6亿千米，距离地球超过1亿千米，距离火星约1200万千米，飞行状态良好。受天体运动规律影响，火星与地球距离在0.5亿千米至4亿多千米周期性变化。天问一号探测器到达火星附近时，距离地球约1.9亿千米。

　　截至2021年1月3日6时，“天问一号”探测器已经在轨飞行163天，飞行里程突破4亿千米，距离地球约1.3亿千米，距离火星约830万千米。

　　截至2021年2月3日，“天问一号”探测器总飞行里程已超过4.5亿千米，距地球约1.7亿千米。预计2月10日左右，“天问一号”将进行近火制动，开启环绕火星之旅。

　　截至2021年2月5日，天问一号已在轨飞行约197天，距离地球约1.84亿千米，距离火星约110万千米，飞行里程约4.65亿千米，探测器各系统状态良好。天问一号在距离火星约220万千米处，获取了首幅火星图像。

　　第四次轨道修正

　　2021年2月5日20时，“天问一号”探测器发动机点火工作，完成地火转移段第四次轨道中途修正，以确保按计划实施火星捕获[41] 。国家航天局同步公布了“天问一号”传回的首幅火星图像。

　　传回首幅火星图像

　　环绕火星

　　2021年农历除夕前后，执行中国首次火星探测任务的“天问一号”探测器进行近火制动，“刹车”后被火星“捕获”，正式开启火星探测之旅。

　　2021年2月10日19时52分，“天问一号”探测器成功进入火星轨道。

　　2021年2月15日 17时，首次火星探测任务天问一号探测器成功实施捕获轨道远火点平面机动。3000N发动机点火工作，将轨道调整为经过火星两极的环火轨道，并将近火点高度调整至约265千米 。

　　天问一号探测器成功实施近火制动 进入火星停泊轨道

　　2021年2月24日6时29分，首次火星探测任务天问一号探测器成功实施第三次近火制动，进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道。

　　2021年3月4日，国家航天局发布3幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图，包括2幅黑白图像和1幅彩色图像 。

　　南半球上方火星影像

　　2021年3月26日，国家航天局发布2幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。图像中火星呈“月牙”状，表面纹理清晰。

　　2021年5月15日凌晨至5月19日期间，天问一号探测器根据飞行情况，拟择机着陆于火星乌托邦平原。

　　着陆火星

　　2021年5月15日7时18分，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

　　第四次近火制动

　　2021年5月17日8时，天问一号环绕器实施第四次近火制动，进入周期为8.2小时中继通信轨道。

　　传回图像

　　2021年5月19日，中国国家航天局发布火星探测天问一号任务探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像。图像中，着陆平台和“祝融号”火星车的驶离坡道、太阳翼、天线等机构展开正常到位。

　　2021年6月7日，国家航天局发布中国首次火星探测天问一号任务着陆区域高分影像图。图像中天问一号着陆平台、“祝融号”火星车及周边区域情况清晰可见。影像图由天问一号环绕器高分辨率相机，于6月2日18时拍摄。图像右上角有两处明显亮斑，靠上的亮斑由两个亮点组成，较大亮点为天问一号着陆平台，较小亮点为“祝融号”火星车。

　　中国首次火星探测天问一号任务着陆区域高分影像图

　　科学影像

　　2021年6月11日，国家航天局举行了天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。首批科学影像图的发布，标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。6月23日，“着巡合影”名字确定为“星火燎原”。

　　天问一号着陆点全景图

　　实拍影像

　　2021年6月27日，国家航天局发布我国天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像，包括着陆巡视器开伞和下降过程、“祝融号”火星车驶离着陆平台声音及火星表面移动过程视频，火星全局环境感知图像、火星车车辙图像等。

　　其中，祝融号火星车火星表面移动过程视频是人类首次获取火星车在火星表面的移动过程影像。

　　日凌干扰现象

　　据火星探测器总设计师孙泽洲介绍，2021年9月太阳会运行到地球和火星之间，将出现日凌干扰现象，也就是太阳发出的强烈电磁波会对无线电通信产生干扰，天问一号将无法跟地面建立联系。这个过程大概持续一个月，到时候更需要天问一号发挥自主性。“天问一号”踏上奔火征途

　　中国行星探测工程作为一个整体概念，以“揽星九天”作为工程的图形标识。太阳系八大行星依次排开，表达了宇宙的五彩缤纷，呈现科学发现的丰富多彩，饱含动感，气韵流动。开放的椭圆轨道整体倾斜向上，展示了独特字母“C”的形象，代表了中国行星探测“China”，体现着国际合作精神“Cooperation”，标志着深空探测进入太空能力-C3。这组意义深远的名称与图形标识将承载着中国人航天强国的梦想，为人类和平利用太空推动构建人类命运共同体贡献更多中国智慧、中国方案、中国力量，前往未至，发现未知 。

　　名称渊源

　　2020年12月16日，“天问一号”入选国家语言资源监测与研究中心发布的“2020年度中国媒体十大新词语”。

　　正式命名

　　飞行器

　　自2016年8月23日开始，中国火星探测工程名称和图形标识面向全球征集，海内外各界踊跃参加，共收到提交工程名称及图形标识作品35912个。经过网络投票共收获各地有效投票3278962张。无数优秀创意作品共同塑造了人类对火星探测的美好愿景。

　　2020年4月24日，中国行星探测任务被正式命名为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”，后续行星任务依次编号 。

　　天问一号和祝融号火星车“着巡合影”图

　　火星车

　　2021年4月24日，在2021中国航天日开幕启动仪式上，宣布中国首辆火星车名称为“祝融号”。祝融在中国传统文化中被尊为最早的火神，象征着中华民族的祖先用火照耀大地，带来光明。首辆火星车命名为“祝融”，寓意点燃中国星际探测的火种，指引人类对浩瀚星空、宇宙未知的接续探索和不断超越。

　　总体评价

　　天问一号火星探测器的成功发射、持续飞行以及后续的环绕、降落和巡视，表明深空探测是当今世界高科技中极具挑战性的领域之一，是众多高技术的高度综合，也是体现一个国家综合国力和创新能力的重要标志。中国开展并持续推进深空探测，对保障国家安全、促进科技进步、提升国家软实力以及提升国际影响力具有重要的意义。

　　“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是中国不懈追求的航天梦。”未来五年及今后一个时期，中国将坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展，为服务国家发展大局和增进人类福祉作出更大贡献 。

　　天问一号任务成功是中国航天事业自主创新，跨越发展的标志性成就。在中国航天发展史上，天问一号任务实现了6个首次，一是首次实现地火转移轨道探测器发射；二是首次实现行星际飞行；三是首次实现地外行星软着陆；四是首次实现地外行星表面巡视探测；五是首次实现4亿公里距离的测控通信；六是首次获取第一手的火星科学数据。在世界航天史上，天问一号不仅在火星上首次留下中国人的印迹，而且首次成功实现了通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标，充分展现了中国航天人的智慧，标志着中国在行星探测领域跨入世界先进行列。

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