2021年5月22日10:40，天问一号着陆后的第7天，我国首个火星车“祝融号”缓缓驶离着陆平台，踏上火星乌托邦平原表面，行驶了0.522米。这短短一小段路程，标志着我国正式成为继美国之后第二个实现火星巡视的国家，也标志着天问一号成为人类首个在一次任务中实现“绕、着、巡”三大目标的火星探测任务。
开胃小菜之后，2021年6月11日，国家航天局公布了祝融号火星车拍摄的一系列“火星大片”，其中不仅有火星车拍摄的着陆平台，还有最具里程碑意义的“着巡两器合影”——火星车通过自己车底分离出的相机，拍摄了自己和着陆平台的同框照。再一次，中国航天创造了属于自己的地外星球探索史诗时刻。火星车行驶至着陆平台南向约10米处，从车底释放分离相机，摆好拍摄位置之后再回到着陆平台旁边。
分离相机拍摄的照片先传给火星车，再由火星车传给天问一号环绕器，由环绕器中继传回地球。相比于曾经的两器互拍，这次的两器合影解锁了新机位，也更加有创意，可以说是越来越会自拍啦～事实上，玉兔二号月球车至今还在月球上健康工作着，这也意味着我国是当今世界唯一一个同时在两颗地外星球上拥有工作的巡视器的国家。中国深空探测史上的新时代，已然开启。
从踏上火星表面的那一刻，祝融号就正式开始了火星巡视探测，而在火星上空飞行的天问一号环绕器，也会在为火星车中继数据之余开展火星遥感探测。它们会开展哪些科学探测，会有哪些科学发现，是由它们携带的科学探测仪器决定的。在前几期介绍了天问一号的准备工作、发射和着陆之后，这期将全面介绍一下天问一号和祝融号带了哪些“装备”（科学仪器），以及它们的科学探测目标。
天问一号总重约5吨，由环绕器和着陆巡视组合体两部分组成，着陆巡视组合体包括着陆平台和火星车祝融号两部分，两者都打包在气动外罩内。环绕器重约3175千克，着陆器重约1585千克，火星车祝融号重约240千克。天问一号的各部分只负责进入火星大气层、下降和着陆（EDL），没有携带科学仪器。环绕器携带7种科学仪器。火星车携带6种科学仪器。
火星车计划开展约90个火星日的巡视探测，在此期间，环绕器会停留在通讯中继轨道（近火点265公里、远火点12500公里，周期约8.2个小时），为火星车和地球传递信息和数据。之后，环绕器会降轨至科学探测轨道（近火点265公里、远火点12000公里），计划在这个轨道上对火星全球展开1个火星年（约2个地球年）的近距离遥感探测，同时可以兼顾火星车的数据通讯。
环绕器共携带了7种科学仪器：中分辨率相机（MoRIC）、高分辨率相机（HiRIC）、矿物光谱分析仪（MMS）、次表层探测雷达（MOSIR）、磁强计（MOMAG）、离子与中性粒子分析仪（MINPA）和能量粒子分析仪（MEPA）。天问一号环绕器搭载了两种不同分辨率的相机，这是目前国内外环绕器所常用的配置方式。
因为对环绕器来说，拍摄更高清的照片和一次性拍摄更大一片区域难以同时满足：分辨率高的相机视野小，分辨率低的相机视野大。以天问一号为例，环绕器的中分辨率相机一张照片可以拍到400千米宽的区域，而高分辨率相机一张照片只能拍出9千米宽的区域。
通用的解决方法就是探测器同时携带两个不同分辨率的相机一起工作：用中分辨率相机来快速获得大视野内的整体情况，寻找值得进一步仔细探测的区域；用高分辨率相机专注于拍摄某一小块想要重点观测区域的细节。
目前火星拍照的主力探测器之一火星勘测轨道飞行器（MRO）就是采样用了这种双分辨率相机协同工作的配置：中分辨率相机（CTX）分辨率6米/像素，图幅30千米宽，高分辨率相机（HiRISE）分辨率0.3-0.5米/像素，图幅6千米宽（@ 300千米高）——后者也是天问一号之前唯一能拍摄优于米级分辨率火星影像的相机。
天问一号环绕器的矿物光谱仪探测频段在可见光到中红外范围（0.45-3.4 μm），这个波段的光谱仪在火星环绕器上也比较常见，例如火星快车上搭载的OMEGA成像光谱仪（0.5 - 5.2 μm）、火星勘测轨道飞行器（MRO）搭载的CRISM成像光谱仪（0.36 - 3.92 μm）也都覆盖了相似的波段范围。
这个波段内可能探测到多种形式的水以及与水有关的矿物，例如：诸多水合矿物（富铁、镁、铝的层状硅酸盐等）的反射光谱在1.4、1.9、2.2、2.3、2.4 μm处有V型特征吸收带；水冰的反射光谱在1.3、1.5、2.0和3.2 μm处有V型特征吸收带，之前介绍过的科学家们在火星中纬区域发现的水冰（《科学》杂志||未来的火星移民：凿冰饮水，指日可待？
），在月球南北极发现的水冰（实锤了，我们的月球真的是颗“水冰月”！），都是借助这种光谱特征发现的。当然，其他在这一范围内有吸收特征的物质也有可能被探测到。天问一号环绕器上的次表层雷达主要探测目标也是与火星生命有关的水冰和液态水分布，相比于祝融号火星车上的次表层雷达，环绕器雷达的探测深度较深，可达土壤100米，冰层1000米深。
天问一号环绕器的这三个仪器主要探测目标都是火星的空间环境，包括火星的周围的磁场、诱导磁层、太阳风与火星高层大气/电离层之间的相互作用等方面。通过对不同空间位置处的火星磁场、离子与中性粒子、能量粒子等方面的探测，可以帮助我们了解火星内部结构和磁场的演化、太阳风与火星高层大气/电离层之间的相互作用、火星大气的散逸变迁等诸多谜团。
祝融号火星车共携带了6种科学仪器：导航与地形相机（NaTeCam）、多光谱相机（MSCam）、火星表面成分探测仪（MarSCoDe）、次表层雷达（RoPeR）、火星表面磁场探测仪（RoMAG）和火星气象站（MCS）。祝融号的一对导航与地形相机位于火星车桅杆顶端，就像火星车的“双眼”，可以拍摄沿途火星表面的彩色立体照片，探测火星的地形起伏，同时为火星车的导航提供支持。
祝融号的多光谱相机和表面成分探测仪都负责探测和分析火星表面的岩石类型、矿物成分。祝融号的表面成分探测仪包含两种仪器：激光诱导击穿光谱探测仪（LIBS）和短波红外光谱探测仪。短波红外光谱仪没啥新鲜的，前面都说了好几种光谱仪了，只是这个光谱仪的探测波段在短波红外波段（0.85-2.4 μm），与火星车上的多光谱相机波段有所不同，可以互为补充。
另一项激光诱导击穿光谱仪（LIBS）就更加炫酷了：通过向目标物发射高能激光脉冲，探测烧蚀激发出的等离子体冷却过程中的特征发射光谱，进而远程探测出目标物的元素成分组成信息。简单来说，这是一个“哪里不懂点哪里”的“激光炮”。祝融号火星车携带了2个相同的三轴磁通门探头（磁强计传感器），分别安装在桅杆的顶端和底端，负责探测火星近地表的磁场强度。这也是首个火星表面可移动的磁场探测仪器。
祝融号在火星车的桅杆顶部和甲板前端两处安装了风、声传感器和温、压传感器，使之成为了一个可移动的火星气象站，可以长期观测火星车附近的气温、气压、风速、风向和声音信息。火星气象站积累的这些气象参数，可以帮助我们我们了解火星如今的气象状况，追溯火星的气候变化历史。
总的来说，天问一号计划对火星开展的科学探测涉及到火星的方方面面，外至火星的空间环境、火星表面，内至火星的次表层、水冰和液态水分布、物理场和内部结构，环绕器+火星车这13种科学仪器都可以“一网打尽”。值得一提的是，90个火星日是祝融号的设计寿命，但并不意味着实际工作时长的上限。如果火星车能保持供电、保暖、行驶、通讯和健康工作，那实际工作的寿命完全可能很长。
事实上，同样使用太阳能供电的勇气、机遇号火星车设计寿命也是90个火星日，但两辆火星车实际分别工作了5年和14年。天问一号环绕器更是如此，完全可能远超1个火星年（也就是约2个地球年）的设计寿命，长长久久地环绕着火星工作着，源源不断地为我们带来新的科学发现。让我们一起期待和见证吧。