2025年底，天问一号探测器记录了彗星3I/ATLAS的详细图像，中国航天局在深空探索方面达到了一个重要里程碑。该设备在火星轨道上运行，成功捕获了起源于太阳系之外的稀有物体。该事件标志着人类仪器首次从火星轨道对星际天体进行成像。该记录展示了监测太空真空中动态和远程目标的技术能力的进步。收集到的数据为国际科学界提供了关于其他世界形成的新视角。
接近动态和跟踪能力
这颗彗星是在距离中国轨道器约3000万公里的地方被观测到的。在拍照记录期间，天体以每秒58公里的速度运行。在这些速度和距离条件下进行直接观察需要导航系统具有极高的精度。获得的信息为致力于研究其他恒星系统中形成的物体的化学成分和轨迹的研究人员提供了主要数据。
中国国家航天局发布的图像以高清晰度显示了彗核及其气态彗发。视觉结果可以对移动天体进行深入的结构分析。此次操作旨在测试天问一号探测器上仪器的运行极限。该设备最初设计用于高分辨率绘制火星静态表面地图。跟踪的成功证实了该系统在跟踪深空高速目标方面的多功能性。
天体的起源和特征
3I/ATLAS 彗星代表了近代太空探索史上被天文学家确认的第三位星际访客。该天体的通过是在 2017 年检测到“Oumuamua”和 2019 年检测到“2I/鲍里索夫”之后进行的。这第三个天体的最初发现发生在 2025 年 7 月，由 ATLAS 望远镜系统完成。在对其太空轨迹进行数学分析后，很快就确认了其太阳系外起源。
天体物理学家将这个物体的路径描述为双曲线，这是一个明确的特征，表明其起源于当地行星系统之外。与当地彗星和小行星常见的椭圆轨道不同，双曲线轨道意味着该物体有足够的速度来逃脱太阳的引力。这种物理特性使得彗星在短暂穿过地球和火星的宇宙邻近区域后，能够继续其星际空间的旅程。
收集的光谱数据和初始图像提供了有关 3I/ATLAS 物理性质的指示。这些照片显示了一个致密且轮廓分明的核心，由岩石和不同类型的冰的混合物组成。对表面反射光的分析表明存在微红色有机灰尘。这是远离主星的寒冷地区形成的天体的一个共同特征。光谱仪检测到水冰和二氧化碳从表面升华的特征，以及一氧化碳的痕迹。
轨道工程和仪器重新校准
捕获图像需要任务操作员进行复杂的工程规划。探测器的高分辨率相机称为 HiRIC，其主要功能是拍摄火星地形。在黑暗的太空背景下跟踪一个发出微弱光芒的快速移动的小物体是一项完全不同的任务。控制团队需要制定针对这一机会窗口的观察策略。
该过程涉及对中国探测器瞄准系统的彻底重新校准。工程师们进行了精确的轨道机动，使设备与彗星的预测轨迹保持一致。广泛的模拟确定了理想的镜头曝光时间。时间需要很短，以避免探测器和彗星之间的相对运动造成的模糊，但又足够长，以捕获核反射的微弱光线。
操作仪器的热稳定性也是手术过程中的一个关键因素。调整可确保镜头和传感器在短短几分钟的观察窗口内在理想的温度范围内运行。在太空捕获的原始数据被传输到北京的控制中心。专门的算法处理多次曝光，以创建向公众和研究人员提供的清晰图像。
国际合作和协调监测
对 3I/ATLAS 彗星的观测动用了来自不同国家的设备网络。火星轨道上国际探测器舰队的存在使得各机构之间能够开展协调一致的观测活动。这项共同努力扩大了收集到的有关星际物体的科学数据的数量和质量。欧洲航天局和美国航天局指示其轨道飞行器研究这一现象。
火星上的设备在不同方面进行调动，以确保最大限度地收集信息。每个机构都在天体飞越窗口期间为其仪器设定了具体的优先顺序：
- 欧洲和美国的轨道飞行器专注于研究彗星彗发的气体成分。
- 高空探测器试图获得岩石核心的更高分辨率图像。
- 地面探测飞行器试图记录该物体从火星土壤中经过的情况。
在火星表面，“毅力号”和“好奇号”机器人飞行器接受了特定的编程，试图在火星天空中定位彗星。地面观测提供了与轨道设备观测不同的视角。轨道和表面数据的结合创建了天体在穿过内太阳系期间的行为的更准确的三维模型。
科学相关性和任务历史
星际物体充当研究人员的宇宙时间胶囊。它们携带有关其母星系统的化学和物理状况的信息。成分分析揭示了银河系其他区域行星形成的细节。这项研究为仅基于当地太阳系的理论模型提供了实际的对照。每个喷射出的气体分子和尘埃碎片都带有遥远恒星环境的特征。
科学家估计 3I/ATLAS 起源于冷原行星盘。在这个遥远的地区，挥发性元素保存了数十亿年。这些成分的光谱分析有助于确定彗星形成的星云的温度和密度。了解这些条件可以完善有关行星系统随时间演化的理论。
天问一号任务于 2020 年 7 月发射，于 2021 年 2 月抵达火星轨道。随着中国航天局推进新项目，轨道飞行器继续进行测绘工作。跟踪彗星所获得的经验可直接应用于 2025 年发射的天问二号任务。新项目旨在利用最近测试的导航协议从小行星收集样本并近距离研究彗星。