2020年5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。

2022年5月5日，月球探测工程地面应用系统公开发布天问一号第十批科学探测数据。本次发布的数据由地面应用系统生产制作，包括环绕器上的火星离子与中性粒子分析仪、中分辨率相机、火星矿物光谱分析仪，火星车上的导航地形相机、火星气象测量仪、火星车次表层探测雷达在2022年3月获取的科学数据；以及环绕器上的火星能量粒子分析仪在2020年7月~2022年3月，火星车上的火星表面磁场探测仪在2021年6月~12月获取的科学数据；共计9642个数据文件，总数据量124.28GB。

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。

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。

“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（240-850nm）用于元素组成分析；SWIR（850-2400nm）用于矿物和岩石的分析和识别；微成像相机（900-1000nm）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（15-95MHz）可以穿透10-100米的深度（空间分辨率为几米）；高频通道（0.45-2.15GHz）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）。

为了接收中国首次火星探测任务“天问一号”来自4亿千米距离之遥微弱的信号，地面应用系统在天津武清站新建了70米高性能接收天线（GRAS-4），它是亚洲最大的单口径全可动天线，是完成“天问一号”探测器科学数据接收任务的关键设备。

GRAS-4天线于2018年10月开工建设。GRAS-4天线开工后到2018年12月是桩基础施工阶段，2018年12月到2019年1月是天线拼装场地施工阶段，2019年1月到4月是天线基础整体施工阶段，2019年3月到5月是天线反射体拼装及座驾拼装前准备阶段，2019年5月到2020年5月是天线座驾拼装及主要部件吊装阶段。2020年4月25日，GRAS-4天线成功实施完成了天线反射体的整体吊装。GRAS-4天线完成了全装和天线设备安装调试。2021年2月进行验收。

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。

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。

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。

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。

截至2022年3月24日，“祝融号”火星车在火星表面工作306个火星日，累计行驶1784米，“天问一号”环绕器在轨运行609天，距离地球2.77亿千米，两器运行正常。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

截至2021年12月31日，天问一号任务环绕器在轨运行526天，当前距离地球约3.5亿千米，通信时延约19.5分钟；火星车在火星表面工作225个火星日，累计行驶超过1400米。

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。国家航天局同步公布了“天问一号”传回的首幅火星图像。

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”探测器经过202天4.75亿千米的深空飞行，与火星交会，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。

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。

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。

降落的过程一共是9分钟左右，分成四个阶段。最开始的降落速度是每秒4千米到5千米之间，接近5千米。

第一阶段是气动减速段，空气的阻力基本会减掉它90%的速度或者说99%的能量。

第二阶段是降落伞减速段，它会进一步减速，最后速度就会变为匀速，也就是每秒60米。

第三阶段是动力减速段，发动机开始工作，在火星表面上空选择更精细的着陆位置。如果这个点合适，那就直接降落。如果不合适，它可以做有限的位置改变，横向地机动到另外一个相对更安全的位置，再落下去。

第四阶段是着陆缓冲段，靠着陆平台下面四条腿，缓冲最后一点点能量，稳稳地落在火星表面上。

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。

2021年5月15日，经过近300天的飞行、4亿千米的奔赴，天问一号探测器成功着陆火星乌托邦平原南部预选着陆区。

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。

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。

2022年5月15日天问一号成功着陆火星一周年。

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。

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，标志着中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”。

2021年6月27日，国家航天局发布中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。

2021年11月，中国“天问一号”与欧空局“火星快车”任务团队合作，开展了“祝融号”火星车与“火星快车”轨道器在轨中继通信试验，取得成功。

2022年1月31日，据中国探月工程消息，虎年春节前夕，天问一号探测器从火星轨道传回一组自拍视频，向全国人民致以新春祝福。

根据探月与航天工程中心《月球与深空探测工程数据发布管理办法》，中国首次火星探测任务天问一号科学数据已实施保护期内数据开放获取。

该次发布的数据由地面应用系统生产制作，包括环绕器上的火星离子与中性粒子分析仪、中分辨率相机、火星矿物光谱分析仪以及火星车上的导航地形相机、多光谱相机、火星气象测量仪、火星车次表层探测雷达、火星表面成分探测仪在2022年1月获取的科学数据；共计7712个数据文件，总数据量101.9GB。

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。

2021年9月下旬开始，天问一号探测器进入日凌阶段。

日凌期间探测器与地面“失联”是预期的正常状态，“失联”不是“失踪”。为安全度过日凌期，日前火星车和环绕器先后完成相关状态设置，停止科学探测工作并持续进行状态监视。为安全度过日凌期，火星车和环绕器先后完成相关状态设置，停止科学探测工作并持续进行状态监视。

2021年10月22日，日凌现象结束，天问一号探测器与地球之间的测控通信恢复正常，通过遥测数据判断，天问一号探测器日凌期间状态正常，安全渡过首次日凌难关。

2021年11月8日，“天问一号”环绕器成功实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，开展火星全球遥感探测。环绕器在轨运行，地火距离3.84亿千米，光行时21分20秒。“祝融号”火星车已圆满完成既定巡视探测任务目标，各项状态良好，继续开展探测任务。火星车在火星表面工作174个火星日，累计行驶1253米，两器状态良好，各系统工况正常。

2021年11月8日，“天问一号”环绕器成功实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，也就是环火遥感探测轨道，开展火星全球遥感探测。

在此次变轨之前，环绕器主要承担的是“祝融号”火星车的中继通信功能。通过降轨之后，近火点会在火星的北极、南极之间“漂移”。通过这种轨道的“漂移”从而得到在近火点火星的探测数据。进入遥感使命轨道后，“天问一号”环绕器将运行1年左右时间，对火星进行全球科学探测。

2022年3月7日，“天问一号”环绕器持续开展火星全球遥感探测，并重点关注陨石坑、火山、峡谷、干涸河床等典型地貌和地质单元，获取其高分辨率影像。在对“杰泽罗”撞击坑成像时拍摄到美国“毅力号”火星车，当前位于其着陆点东南方向约200米处。

截至2022年6月29日，“天问一号”任务环绕器和火星车均完成既定科学探测任务。“天问一号”任务环绕器正常飞行706天，获取了覆盖火星全球的中分辨率影像数据，各科学载荷均实现火星全球探测。

环绕器环绕火星1344圈，实现了全球覆盖，而今状态正常。“天问一号”任务经过近两年的飞行和探测，火星车和环绕器配置的13台科学载荷共获得约1040GB原始科学数据。

本着开放共享的合作精神，国家航天局积极推进与各国航天机构和科学界的合作。在火星日凌前后，与俄罗斯、德国、意大利、澳大利亚、南非等国的天文台站，利用“天问一号”环绕器和“火星快车”轨道器联合开展对太阳的掩星观测，进行太阳风等科学研究。

2022年7月23日，天问一号任务发射两周年的日子，环绕器传回了火卫一影像。

截至2021年12月31日，祝融号火星车在火星表面累计行驶超过1400米，获取巡视探测原始科学数据约560GB，能源充足、状态良好。

截至2022年2月4日，天问一号在轨运行561天，祝融号火星车工作259个火星日，累计行驶1537米，天问一号从火星祝贺北京冬奥会盛大开幕。天问一号探测器、五星红旗与北京冬奥会和冬残奥会会徽又一次同框自拍。

截至2022年3月24日，“祝融号”火星车在火星表面工作306个火星日，累计行驶1784米，“天问一号”环绕器在轨运行609天，距离地球2.77亿千米，当前两器运行正常。

截至2022年9月15日，天问一号环绕器已在轨运行780多天，火星车累计行驶1921米，完成既定科学探测任务，获取原始科学探测数据1480GB。科学研究团队通过对中国自主获取的一手科学数据的研究，获得了丰富的科学成果，揭示了火星风沙与水活动对地质演化和环境变化的影响，为火星乌托邦平原曾经存在海洋的猜想提供了有力的支撑，丰富了人类对火星地质演化和环境变化的科学认知。天问一号环绕器继续在遥感使命轨道开展科学探测，持续积累一手科学数据。

2022年9月19日晚，在科技部、国家航天局等联合举办的科普活动中，天问一号探测器系统副总设计师贾阳说，“祝融号”火星车正处于休眠状态，预计2022年12月，火星车在满足两个特定条件后将会自主唤醒。

2023年2月10日，远在火星执行全球遥感科学探测任务的“天问一号”火星环绕器，已经在火星“上岗”满两年。

截至2023年3月，天问一号环绕器正在进行环火星探测，“祝融号”火星车已累计行驶1921米，完成既定科学探测任务，获取原始科学探测数据约1600GB。

2023年7月6日，国际科学期刊《自然》发表了中国天问一号的最新研究成果，中国科学院国家天文台领导的国际合作研究团队在祝融号着陆区发现火星古风场改变的沉积层序的证据，证实风沙活动记录了火星古环境随火星自转轴和冰川期的变化。

天问一号探测器的工程研制，应用多种创新性材料：

超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热材料：应用于火星探测器上气动加热最严重的大底结构及大底拐角部位。

作用：在探测器着陆的阶段，该材料表面与火星大气摩擦并发生复杂的物理化学反应，带走大量的热量；同时该材料还具有良好的保温隔热性能，将热浪排除在探测器之外，有效保护探测器不被烧坏。

连续纤维增强中密度防热材料：应用在需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构的支撑部位以及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件。

作用：该材料相比低密度材料强度更高，密度为0.9g/cm3，兼顾了耐烧蚀和承载能力。

超轻质的烧蚀防热涂层材料：应用在气动加热较为缓和的背景部位。

作用：涂层密度为0.28g/cm3，热导率为0.06W/（m·k），隔热性能优良，对着陆器的减重也起到重要作用。

特种吸能合金：应用于着陆机构。

作用：该合金具有突出的强韧性、轻质性和吸能性，可吸收探测器着陆的冲击能。

高性能碳化硅基增强铝基复合材料：应用于探测器高精密仪器。

作用：重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定，满足“天问一号”长时间运行时对关键机构的材料需求。

铝硅封装外壳：应用于探测器着陆系统的TR组件等核心元器件封装解决方案。

作用：保障探测器着陆系统电路的安全，为器件内部电路穿上安全可靠的保护衣，保障探测器在火星的安全平稳着陆。

新型铝基碳化硅复合材料：用于火星车结构、机构、仪器等几十种零部件。

作用：火星车要在工况复杂的火星表面长距离行走，这对火星车材料的轻量化、高强韧性、高尺寸稳定性、耐冲击性提出了极高的要求，传统铝、钛合金难以兼顾综合要求，新型铝基碳化硅复合材料可胜任。

新型镁铝合金：用于探测器结构。

作用：世界上最轻的金属结构材料之一，可实现探测器轻量化。

高精尖铝材（蒙皮板、自由锻件、超大规格板、锻环、铝锂合金）：应用于探测器。

作用：保障天问一号火星探测器长期的太空行驶及完成着陆。

有机热控涂层：航天器外表面及仪器表面。

作用：探测器在进入轨道后，处于地球大气层以外的超高真空空间环境，朝向太阳的部分表面温度非常高，而背向太阳的部分表面温度非常低，导致航天器“冰火两重天”。该材料可以保证探测器能够在极端复杂的温度下保持正常工作，通过调控温度达到热控需求。

纳米气凝胶：用于火星车。

作用：很轻、隔热性能好，在探测器“落”与“巡”两项任务中发挥作用。

聚合物智能复合材料：用于可展开柔性太阳能电池系统。

作用：实现柔性太阳能电池的锁紧、释放和展开，以及展开后高刚度可承载等功能。

2023年3月7日，航天科技集团五院嫦娥四号探测器总师孙泽洲谈到“天问一号”任务：

2021年天问一号在国际上首次通过一次任务实现了火星环绕、着陆和巡视探测，国外是从掠飞、环绕、着陆、再到巡视逐步实现的，中国一步跨越发展，既有国家科技实力的底气、也有敢为人先的勇气，同时也离不开坚苦卓绝的技术攻关。

火星有稀薄的大气，天问一号着陆火星首先面临火星大气的气动力和热的问题。“对于火星大气条件下的气动问题中国之前的基础很薄弱，没有模型、没有方法、没有数据。”研制团队利用有限的数据建立模型，创造条件进行试验积累数据，反复试验、反复对比、反复修正，最终解决了难题。为了提高对于火星大气不确定性的适应能力，天问一号采用了弹道升力式进入方案，该方案面临一个攻角调整的问题，中国国外在2011年才开始采用弹道升力式方案，通过抛出质量块来实现攻角调整，质量块达到上百千克，天问一号采用配平翼新技术实现攻角调整，重量代价仅国外方案的十分之一。

2022年，中国科学院近代物理研究所同中国国内外多家单位合作者组成的研究团队利用天问一号火星能量粒子分析仪获得了首个科学成果，研究讨论了基于该载荷在地火转移轨道中观测到的一个太阳高能粒子事件。相关结果于7月26日发表在国际期刊《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）上，并被美国天文学会（AAS）选为亮点工作，以“Caught in a Solar Storm on the Way to Mars”为题进行了专题报道。

截至2022年9月15日，天问一号环绕器已在轨运行780多天，火星车累计行驶1921米，完成既定科学探测任务，获取原始科学探测数据1480GB。科学研究团队通过对中国自主获取的一手科学数据的研究，获得了丰富的科学成果。通过对着陆区分布的凹锥、壁垒撞击坑、沟槽等典型地貌的综合研究，揭示了上述地貌的形成与水活动之间存在的重要联系。通过相机影像和光谱数据，在着陆区附近的板状硬壳岩石中发现含水矿物，证明了在距今10亿年（晚亚马逊纪时期）以来，着陆区存在过大量液态水活动。

中国科学家利用“天问一号”火星探测任务获得的科学数据，揭示了现今火星浅表精细结构和物性特征，为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。相关研究结果于北京时间2022年9月26日晚在国际学术期刊《自然》杂志发表。

2022年12月26日，天问一号第十七批科学探测数据正式发布。该次发布的数据由地面应用系统生产制作，包括环绕器上的火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪在2022年10月获取的科学数据；高分辨率相机、中分辨率相机在2022年5月获取的科学数据；共计8336个数据文件，总数据量112.2GB。

2023年1月16日，据中国科学院上海天文台网站，2021 年火星日凌期间（9 月下旬到 10 月中旬），在国家航天局支持下，中国科学院上海天文台、中国科学院国家空间科学中心、北京大学地球与空间科学学院、中国科学院国家天文台、澳大利亚塔斯马尼亚大学和欧洲甚长基线干涉测量研究所等中外科研机构，利用“天问一号”环绕器和“火星快车”轨道器的测控通信信号，联合开展了对太阳的日凌掩星观测，取得重要研究成果。

2023年7月6日，国际学术期刊《自然》发表了中国天问一号的最新研究成果，中国科学院国家天文台领导的国际合作研究团队在祝融号着陆区发现火星古风场改变的沉积层序的证据，证实风沙活动记录了火星古环境随火星自转轴和冰川期的变化。

根据中国月球与行星地名库（LPND）发布的公告，国际天文联合会IAU于2022年3月9日正式批准了位于天问一号着陆点附近以及可能的巡视区域内的16个环形坑、3个穹丘、2条沟和1座方山的正式地名。这22项命名分别为：平乐、西柏坡、文家市、窑店、古绛、胡襄、周庄、郑集、齐都、天柱山、马集、古田、五星、杨柳青、鲁克沁、漠河、窑店穹丘、文家市穹丘、漠河穹丘、窑店沟、齐都沟、文家市方山。

天问一号任务环绕器中分辨率相机，于2021年11月至2022年7月历时8个月，实施了284轨次遥感成像，对火星表面实现了全球覆盖。地面应用系统对获取的14757幅影像数据进行处理后得到火星全球彩色影像图。

按照中国行星探测工程的整体规划，到2030年前后，中国将以火星探测为主线，开展小行星探测、火星取样返回和木星系探测等任务。小行星探测任务除了科学研究的意义之外，也将通过技术的递进式发展，为后续火星取样返回验证相关技术。

火星取样返回对全世界来说都是一个技术挑战，还没有国家实现，其难度很大。

难点之一是“逃逸速度”——火星的“个头”比月球大得多，从火星上起飞返回需要更大的逃逸速度，要求火箭有更强的动力。

难点之二是“大气”——与月球的真空环境不同，火星表面存在大气，从火星表面起飞就像在地球上发射火箭一样，需要一整套适应火星大气环境的飞行产品及其控制系统。再加上往返火星路途遥远，火星环境恶劣，都增加了取样返回的难度。

诸多难点最终都集中在一个课题，就是火星表面的起飞，涉及到燃料低温储存技术、动力技术、控制技术等。

木星系探测也是中国行星探测的目标之一，木星系孕育着大量科学新发现的机会。

木星距离地球非常遥远、环境极其恶劣。到达木星附近，其太阳光照强度只有地球附近的3%。如何获取能源、抵御和适应极端的空间环境，都是要努力解决的难题。

2021年12月20日，“天问一号”成功实现火星着陆入选中央广播电视总台发布2021年度国内十大科技新闻。

2022年2月28日，火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星，入选2021年度中国科学十大进展。

2022年9月18日，天问一号火星探测任务团队获得国际宇航联合会（IAF）2022年度“世界航天奖”。

2024年1月11日，天问一号研究成果揭示火星气候转变入选2023年中国十大科技进展新闻。

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。

天问一号的名称来源于中国古代爱国主义诗人屈原的长诗《天问》，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技不断创新永无止境。

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”。

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。

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。

中国邮政于2020年9月26日发行《中国首次火星探测“天问一号”发射成功》纪念邮票1套1枚。

中国人民银行于2021年8月30日发行中国首次火星探测任务成功金银纪念币一套，共3枚。纪念币正面图案均为中国行星探测标识（火星），150克圆形金质纪念币、30克圆形银质纪念币背面图案分别为天问一号着陆平台和火星车、“祝融号”火星车、天问一号环绕器等。

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4亿千米距离的测控通信；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。（《南京航空航天大学学报》《2016中国的航天》白皮书、中国国家航天局 评）

天问一号通过一次任务，完成火星环绕、着陆、巡视三大目标，使中国在行星探测领域进入世界先进行列。火星探测迈出中国星际探测征程的重要一步，实现了从地月系到行星际的跨越。以火星探索为起点，中国在深空探索领域确定了下一个方向。（人民日报 评）

2021年2月10日，中国的“天问一号”探测器抵达火星，这使得正常运行的可以俯瞰火星的航天器数量增至8个，创下环绕其他行星运行的活跃航天器最多纪录（吉尼斯世界纪录）。