天问一号火星探测器
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。
我国行星探测工程被命名为“天问”系列。天问一号是我国自主研发的火星探测器，负责执行中国第一次自主火星探测任务。
2011年11月9日，我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。
天问一号火星探测任务发射轨迹模拟示意图
《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。2016年1月，我国自主火星探测任务获得国家批准立项。任务目标是通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视探测，获取火星数据探测科学数据，将迈出我国行星探测的第一步。
天问一号火星探测任务离轨着陆段模拟示意图
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。其中，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。
天问一号环绕器进入环火轨道后，先开展约3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。
2020年7月23日12时41分，由长征五号遥四运载火箭承载的天问一号火星探测器在中国海南文昌航天发射场升空，飞行2 000多秒后，成功送入预定轨道。
此次探测目的是一次实现“绕、着、巡”三步走，即对整个火星进行全球观测、成功着陆火星、火星车进行巡视勘测；目标是实现对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等进行科学探测，有利于建立起对火星全面而基础的认识。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，创造了新的历史纪录。
天问一号探测器拍摄高清火星影像
天问一号探测器拍摄火星黑白图像
图像由高分辨率相机在距离火星表面330～350千米高度拍摄，分辨率约0.7米，成像区域内火星表面小型环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见。
2020年8月2日7时整，天问一号探测器3 000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。
2020年9月20日23时，天问一号探测器4台120牛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120牛发动机的实际性能。
2020年10月28日22时，天问一号探测器8台25牛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25牛发动机的实际性能。
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。
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，成为我国第一颗人造火星卫星。我国首次火星探测环绕火星获得成功。2021年3月26日，国家航天局发布2幅由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。我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。
着陆火星难度远高于月球、金星等地外天体。火星着陆过程需要以2万千米/时减速至零，这个过程大约持续9分钟，可见其复杂、危险。我国的科研人员为此研制出一种具有突出强韧性、轻质性和吸能性的钢材，制造着陆缓冲机构用拉杆、限力杆，并通过机构优化设计为软着陆提供了重要材料支撑。
我国首次火星探测任务着陆火星成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，实现了从地月系列到行星际的跨越，使我国成为第二个成功着陆火星的国家，是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的重大进展。