在火星轨道上运行的中国探测器天问一号完成了一项历史性壮举，以前所未有的细节水平记录了星际彗星3I/ATLAS的图像。此次捕获发生在 2025 年 10 月，当时该天体距离火星约 3000 万公里，这标志着火星任务首次在如此近距离的距离观察到来自太阳系外的访客。
这一里程碑标志着天文学和中国太空计划的重大进步，巩固了其深空探索能力。这些图像为国际科学界提供了重要的数据，国际科学界研究 3I/ATLAS 等稀有天体的组成和轨迹，为我们之外的行星系统的形成提供了新的线索。
继 2017 年经过 Oumuamua 彗星和 2019 年经过 2I/Borisov 彗星之后，3I/ATLAS 彗星是第三颗被发现的星际起源天体。它的发现是由智利的 ATLAS 望远镜于 2025 年 7 月 1 日发现的，其双曲轨道得到了验证，这是一个明显的标志，表明它的旅程开始时远远超出了太阳引力的影响。
捕获的技术细节
此次行动使用的主要工具是天问一号的高分辨率相机，即HiRIC。尽管它的设计主要是为了绘制火星表面的地图，但该任务的工程团队成功地调整了其操作，以跟踪深空中一个小型、微弱发光、快速移动的目标。为了克服彗星高轨道速度导致图像模糊的风险，工程师进行了详细的模拟，以优化曝光时间，同时保持极短的曝光时间。原始数据被传输到北京的控制中心，在那里，专门的处理系统将图像组合成 30 秒的序列，揭示了彗星在遥远恒星背景下的运动，并可以精确分析其轨迹和视角速度。
彗星的特征揭晓
中国国家航天局（CNSA）发布的照片清楚地显示了3I/ATLAS的岩石核心被彗发、气体和尘埃云包围。分析表明，彗发的直径达到数千公里，这是彗星接近太阳时冰升华引起的强烈彗星活动的迹象。该物体宽约 5.6 公里，相对于火星以每秒 58 公里的速度运行，令人印象深刻。
进一步的观测显示，彗星的尾巴最初很微弱，后来已扩大到 56,000 公里，并且正如预期的那样，指向远离太阳的方向。初步光谱显示，其成分富含水冰和二氧化碳，并含有微量一氧化碳，表明该天体是在寒冷的原行星盘中形成的，可能位于银河系的遥远区域，提供了另一个恒星系统的化学样本。
天问一号的周密准备
一旦对彗星轨道的预测足够准确，天问一号任务团队就于 2025 年 9 月开始计划观测。
计算考虑了物体的速度和低亮度，以确定理想的观察窗口，确保探头处于正确的捕获位置。
进行了多次遥测测试，以确保在 3000 万公里的距离内捕获数据的传输不会出现故障或信息丢失。
专注于短曝光的决定对于最大限度地提高目标的有用信号并最大限度地减少背景噪音至关重要，这种技术已被证明对于低亮度物体非常有效。
对数据分析的总体贡献
3I/ATLAS 观测是一项真正的国际努力，凸显了空间科学领域合作的重要性。
欧洲航天局（ESA）的火星快车和ExoMars微量气体轨道器（TGO）等探测器也在同一时期记录了这颗彗星，提供了补充数据，从不同的几何角度丰富了中国信息。
NASA 积极参与了这项研究，使用火星勘测轨道器 (MRO) 的 HiRISE 相机捕获非常高分辨率的图像，此外还尝试使用好奇号和毅力号火星车从火星表面记录彗星。
观测星际物体的重要性
对星际彗星和小行星（如 3I/ATLAS）的研究为了解其他行星系统的组成提供了一个独特的窗口。这些物体是携带有关其所在区域的化学和物理条件信息的信使，使科学家能够比较恒星系统的形成并更好地了解银河系中世界的多样性。
对这些访客的详细分析有助于完善行星形成模型，并了解生命必需的元素（例如水）如何在整个宇宙中分布。每一项新的观测都有助于不断增长的目录，在未来，这些目录可以揭示银河系不同部分中某些物质普遍存在的模式。
天问一号火星任务轨迹
天问一号探测器于2020年7月发射，2021年2月成功进入火星轨道，为中国太空探索树立了里程碑。这次任务包括同年 5 月祝融号火星车降落在乌托邦平原的广阔平原上，这是一个具有重大地质意义的地区。
火星车运行了一个地球年，收集土壤样本，分析矿物质和大气的成分，并传输详细的地质图像，加深对这颗红色星球的历史和演化的了解。
未来探索的展望
3I/ATLAS的成功观测是对天问二号任务研究方法的重要验证。这个新探测器计划发射，旨在从近地小行星和主带彗星收集样本，进一步扩大中国研究太阳系及其他较小天体的能力。
