天问被定为中国行星探测计划的总称，而这个庞大计划的首个任务，就是天问一号的火星探测任务。随着人类于20世纪50年代迈入航天时代，人类数万年来征服太空的梦想终于成为现实，对于宇宙的研究也突飞猛进。尤其是近代天文学家对系外行星的研究，证明地球这种处在宜居带内的行星并不罕见，甚至是广泛存在的。遗憾的是，目前人类的航天能力依然有限，远远不能探测那些基于太空望远镜发现的星球。
为了人类的长远未来，迈入更远的宇宙深处将是人类最远大的目标。
地球有两个邻居：金星和火星。金星已被证实是一个常年表面温度超过460℃、大气压是地球海平面气压90余倍的拥有恶劣的高温高压环境的星球，空气中弥漫着各类有毒硫化物，几乎没有探测开发的价值。相较而言，另一个邻居火星温度适宜、广泛存在水、保有稀薄空气、引力较小，无论从哪方面来看都非常适合成为人类载人深空探测的下一站。
因此，世界载人航天大国，如美国、中国和俄罗斯都把登陆火星作为行星际载人深空探测的首选目标。一些快速崛起的商业航天公司，如太空探索技术公司（SpaceX）和蓝色起源（BlueOrigin），都把载人登陆火星作为终极目标。
然而，探测火星的难度极大。火星与地球的距离在0.5亿~4亿千米之间变化，即便是光速往返也需要6~40分钟。地球与火星每隔780天才有一次会合机会，只有在会合前几个月的时间窗口才适合开展火星探测，而且这意味着单程便需6~11个月的探测周期。在茫茫深空中，“失之毫厘，谬以千里”。人类火星探测进行了60年，探测成功率还不足一半，难度可想而知。
火星探测难度很大，代表了人类航天发展现阶段最高的技术难度。
天问一号面对的挑战体现在：需要抓住难得的探测机会。即便是派出人类最快的探测器前往火星，也需要老老实实等待每隔780天才出现一次的机会，一旦错过就需要再等待26个月，因此必须保证任务按时发射。如果延期，除时间成本之外，还有巨额的探测器保管和维护成本。需要强力火箭。
探测器要实现环绕地球运动，需要摆脱空气和一部分地球引力的影响；如果想要前往更高轨道甚至前往月球，需要摆脱更多的地球引力的影响；如果前往火星，不仅需要完全摆脱地球引力的影响，还需要摆脱强大的太阳引力的影响。这意味着更强大的火箭是探测火星的先决条件。
轨道设计复杂。
由于火箭依然局限于化学推进剂，能力有限，所以探测器飞往火星之旅只能选择“霍曼转移”——一种变换探测器轨道的方式，或其略微改进版——“快速合点航线”。但这个过程耗时普遍在6~11个月，远远长于地月之间的3天左右。同时，这些线路会受到太阳系内多个天体的扰动，还有太阳风、空间辐射等的复杂影响。此外，火星与地球并不处在同一平面内。深空探测任务往往“失之毫厘，谬以千里”，轨道设计难度可想而知。
探测器必须功能强大。一方面，探测火星的成本极高，如果只是进行简单工程验证并不值得，必须搭载各种科学仪器才能换回相应价值。另一方面，由于距离问题，探测器的深空通信、自主导航制导控制和自我故障检测修复等功能必须独立且强大，这进一步推高了成本。
抵达火星很难。探测器到达火星附近后，需要被火星引力俘获。
相比于地球，火星只是个小不点，质量仅有地球的10.7%，引力影响范围很小，这要求探测器必须精准切入环绕火星轨道。同时，必须拥有强大的变轨能力，这又大幅增加了燃料需求。需要复杂的地面设施。火星探测任务非常遥远，且与地球通信时间极其宝贵，这要求地球上必须有全天域覆盖的强大深空通信网络。由此可见，火星探测的难度极大。几十年统计下来，火星探测成功率还不足一半。
早期的成功率更是惨不忍睹，苏联/俄罗斯进行了近20次火星探测任务，但没有一次取得完全成功。即便是后来占据领先地位的美国，也是在进入21世纪前后，才获得比较高的成功率。
上述所说的，仅仅是实现环绕火星的难点，要完成降落火星的任务，还需要克服一系列更复杂的问题。最大的挑战在于火星大气。火星仅拥有极其稀薄的大气，大气密度甚至不足地球海平面大气平均密度的1%，这真让科学家又爱又恨。
爱在于：火星虽然大气稀薄，但又不像月球一样近乎真空，科学家可以利用大气摩擦力对探测器进行减速。恨在于：大气摩擦会产生高达2000℃的高温；但大气的密度又不足以让着陆器完全减速，到最后还是需要反冲火箭发动机配合以实现悬停、避障、降落。因而，一个火星着陆器既需要隔热罩隔绝热量，也需要配备减速器、降落伞进一步减速，同时还要反冲发动机联合工作，几乎集齐了人类现有的各种降落技术，整体设计难度陡增。
着陆系统还需要完全自主导航。标准的火星着陆过程持续时间仅7分钟左右，甚至不足以完成一次地球至火星的通信过程。这意味着全程超过1000个动作的降落过程必须依靠着陆器自主完成，对软件和硬件的要求极高。克服一系列困难着陆火星之后，着陆器和火星车还要面对火星恶劣环境的考验。由于长期风化，火星上沙尘非常细密，缺乏温室效应又导致火星不同区域气压差很大，易形成强风。所以，火星上经常出现沙尘暴。
2018年机遇号火星车失联的直接原因就在于此。
能量来源也是问题。火星距离太阳更远，火星能接收的太阳能仅是地球的44%左右。因此，火星探测器要么选择太阳能，但要面对能量低、风险高的困难；要么选择极其昂贵的核电池，且由于火星夜晚过于寒冷，必须携带热源保温。
相信读到这里，大家已经充分理解了火星探测是一项多么困难的任务，一旦成功又将是多么伟大的成就。为了天问一号，中国航天人做了无数的努力。
火箭方面：2016年，中国最强运载火箭长征五号实现突破；2020年5月5日，以长征五号为基础改进研制的长征五号乙运载火箭首飞成功。轨道设计方面：2012年，嫦娥二号探测器已经实现了飞越日地拉格朗日点（指飞行器受太阳、地球两大天体引力作用，能保持相对静止的点）、飞越图塔蒂斯小行星和进入深空700万千米的壮举。
着陆技术方面：在有大气情况下着陆，已经有了神舟1~11号载人飞船的验证；在无/稀薄大气情况下着陆，已经有了嫦娥三号和嫦娥四号任务的成功经验。
深空通信地球方面：中国深空通信网已经初步建成，还有万吨级远望号航天测量船辅助。深空通信中继方面：2018年中国发射了人类唯一的地月通信中继卫星——鹊桥号。
火星车方面：中国已有了玉兔号和玉兔二号月球车，其中玉兔二号已经在月背工作超过1年，实现了人类月球车最长工作时间的突破。在科研方面：天问一号整体携带了13项科学仪器，要实现5大科学目标。经过这些周密的准备，2020年天问一号通过了所有的核心测试，终于在7月23日从文昌火箭发射基地乘坐长征五号遥四运载火箭出发前往火星，预计于2021年2月抵达火星，届时将一次实现“绕”“着”“巡”三大任务。
中国近些年在深空探测领域成果斐然，例如嫦娥四号探测器完成了人类首次着陆月球背面的壮举。天问系列则立足长远。天问一号不仅开启了火星探测任务，更是中国整个行星探测计划启程的标志。火星，只不过是下一站。除了火星，天问系列在可以预见的将来还会去地球的近邻——金星，还有可能挑战极限，前往难度更大的太阳系内侧的水星和外侧的四大气态行星（木星、土星、天王星、海王星）。
希望天问一号火星探测任务一切顺利，也希望天问系列带着中国人的梦想飞遍寰宇。