2025年10月，中国探测器天问一号在星际彗星3I/ATLAS经过火星附近时记录下了该天体的史无前例的图像。该设备当时正在这颗红色行星的轨道上运行，当时它在距离约3000万公里的地方捕获了该天体。这一壮举代表了来自太阳系外的游客首次从火星的角度进行观察。太空操作为国际上分析宇宙物质的成分提供了重要数据。
继 2017 年发现 Oumuamua 彗星和 2019 年发现 2I/Borisov 彗星之后，3I/ATLAS 彗星是第三颗被确认起源于太阳系外的天体。位于智利的 ATLAS 望远镜于 2025 年 7 月 1 日首次发现了该天体。该天体的双曲轨迹证明了它是在银河系的另一个区域形成的。科学家于9月份调整了天问一号的仪器以跟踪该目标，该目标于10月29日到达近日点。
深空摄影操作技术细节
天问一号的高分辨率相机在捕捉图像中发挥了核心作用。该设备的缩写为 HiRIC，其原创设计旨在绘制行星表面的详细地图。工程师调整了该设备的功能，以跟踪低光、快速移动的目标。系统的灵活性使得能够准确地记录远处的物体。
技术团队进行了多次初步模拟以优化镜头曝光时间。主要目的是避免探测器和彗星本身的高轨道速度造成的模糊。在太空中捕获的数据被传送到北京的地面站进行处理。专用计算机系统根据原始信息生成 30 秒的视觉序列。
近3000万公里的距离给任务控制带来了相当大的后勤挑战。技术人员需要进行严格的指向调整并确保卫星的热稳定性。这些操作确保获得物体核和彗发的清晰图像。生成的动画在星空背景下显示出清晰的位移。视觉记录有助于计算轨迹中检测到的非重力加速度。
访客的物理特征和化学成分
中国国家航天局发布的照片显示，岩石核心被浓密的气体和尘埃云包围。这种气体结构被称为彗发，直径达数千公里。巨大的尺寸表明彗星对热的反应水平很高。主体宽约5.6公里。
这颗彗星以每秒 58 公里的惊人速度穿越太空。在八月份的第一次观测中，该物体的尾巴形状很细。该结构迅速增长，在接下来的几个月里达到了 56,000 公里的长度，并且始终指向与太阳相反的方向。初始光谱表明存在水冰和二氧化碳。传感器还检测到结构中一氧化碳的微弱信号。
化学成分表明该物体是在极冷的原行星盘中形成的。可能的起源可以追溯到靠近银河系中心的区域。科学家们已经确定了有助于讲述该物体故事的特定元素。
- 中央核心由岩石和冰组成，有机尘埃反射出微红色。
- 周围的彗发是由太阳热激活的蒸发云形成的。
- 细长的尾部，带有在远距离可见的辐射压力喷射的粒子。
- 与其他数据一起分析具有重力偏差的异常加速度。
全球数据监测和三角测量工作
多个全球航天机构协调联合行动，以最大限度地研究 3I/ATLAS。欧洲航天局和美国宇航局重新调整了火星轨道上的主动探测器的用途，以重点关注这一天文事件。国际合作允许从不同角度对数据进行三角测量。该方法显着改进了天体的轨迹模型和成分分析。
欧洲火星快车和 ExoMars TGO 卫星在同一时期记录了这颗彗星。欧洲技术捕获的信息通过不同的观测几何形状补充了中国的数据。 NASA 使用火星勘测轨道器卫星通过 HiRISE 仪器获取高分辨率照片。美国机构还启动了火星表面的设备。
10 月 4 日，毅力号火星车试图直接从火星地面捕捉该物体的图像。由阿拉伯联合酋长国运营的希望号探测器在通过过程中提供了光谱仪读数。 MAVEN卫星还参与了大气和空间信息的收集。共同努力完善了对彗星轴方向和影响其运动的力的估计。
中国在火星表面的任务和行动的历史
天问一号探测器于2020年7月发射升空，开始了太空之旅。设备运行了数月，于2021年2月进入火星轨道。同年5月祝融号火星车成功着陆，该任务达到了历史性的里程碑。车辆降落在被称为乌托邦平原的广阔平原上。
机器人探险家在这颗红色星球的表面运行了整整一个地球年。祝融收集了土壤样本并记录了数千张火星地形的地质图像。船上的仪器分析了岩石的矿物成分和当地大气的特征。该车辆的工作扩展了有关该地区地质演化的知识。
轨道模块保持持续活动，使用 HiRIC 相机绘制行星地图。该设备具有与 NASA 的 HiRISE 类似的功能，但运行分辨率略低。轨道器目前的重点是详细研究极地冰盖和监测沙尘暴。执行星际天文学的能力以不可预见的方式扩大了任务的原始范围。
对未来样本采集任务的科学影响
3I/ATLAS 的成功观测验证了天问二号探测器计划的探测技术。中国的新设备于2025年5月开始在太空执行任务。主要目标是从位于主带的近地小行星和彗星收集样本。在火星轨道上获得的经验可以作为未来太空机动的基础。
在长时间曝光期间进行的热控制测试为系统跟踪暗目标做好了准备。复合帧处理改进了深空微弱信号的检测。目前的结果证实了关于星际介质中彗星活动的理论模型。与 NASA STEREO 和 SOHO 卫星数据的协作增强了对双曲线轨迹的理解。
彗星 3I/ATLAS 充当遥远恒星系统的完整时间胶囊。该物体的年龄超过了太阳本身的年龄，为了解宇宙的过去提供了一个独特的窗口。对这种物质的研究使得研究银河系其他区域古代行星的形成过程成为可能。天问一号继续作为一个多功能平台运行，用于观测火星以外的机会。