2025年10月，中国航天器天问一号在接近火星时记录了星际彗星3I/ATLAS的史无前例的照片。该设备绕着这颗红色行星运行，成功地在距离约3000万公里的地方捕捉到了这颗天体。这一壮举代表了天文学的一个历史性里程碑，因为这是第一次从火星轨道拍摄到来自我们恒星系统之外的访客，为国际上对其他行星系统的形成进行更准确的分析铺平了道路。
天体 3I/ATLAS 是继 2017 年发现的有争议的 Oumuamua 彗星和 2019 年发现的彗星 2I/Borisov 之后，第三个被科学证实的来自太阳系外的天体。2025 年 7 月 1 日，安装在智利的 ATLAS 望远镜综合体首次定位到该天体，该天体呈现出双曲轨迹，证明其形成于银河系的另一个区域。 9 月份，地面团队调整了中国探测器的传感器，以监测这颗恒星最接近太阳的位置，即 10 月 29 日发生的近日点事件。
世界各地的多个航天机构已联手调查 3I/ATLAS 的物理特性。欧洲航天局和美国宇航局等机构已经重新调整了在火星上运行的卫星和表面机器人的用途，以同时记录这一现象。这项联合工作实现了关键信息的三角测量，显着改进了计算远方访客的路线和化学成分的数学模型。
拍摄天体的技术策略
此次行动的成功直接取决于安装在天问一号上的高分辨率相机HiRIC。尽管该仪器最初设计用于极其精确地绘制火星地形图，但科学家们能够调整其操作参数来跟踪在太空中高速移动的非常微弱的目标。
为了防止轨道速度使图像模糊，工程团队进行了数十次计算机模拟，寻找理想的镜头曝光时间。传输到北京控制中心的整个数据包经过专门的处理系统，负责将原材料编译成三十秒的动画序列。
相机与目标之间长达 2900 万公里的巨大距离需要飞行控制人员进行严格的后勤规划。镜头方向的毫米级调整以及设备热稳定性的维护保证了可视化岩石核心和恒星周围气体云所需的清晰度。
这项工作的视觉结果是一个动画，使用背景恒星作为参考点，突出显示彗星的快速移动。这些连续的摄影记录为研究人员计算作用于物体结构的非重力加速度提供了数学基础。
在轨道上捕获的图像揭示的物理特征
中国国家航天局发布的材料清楚地显示了3I/ATLAS的固体中心被一层致密的尘埃和气体包围。这种被称为彗发的气态结构直径延伸数千公里，证明了星际访客表面的化学活动非常强烈。
测量表明，主体宽约5.6公里，行进速度高达每秒58公里。这颗彗星的尾巴在最初几个月的观测中似乎很谨慎，但到了八月就达到了 5.6 万公里的长度，并且始终投射到与太阳辐射相反的方向。
初步光谱分析检测到水冰和二氧化碳的存在，以及恒星成分中微量的一氧化碳。这种化学特征表明该物体的形成发生在一个温度非常低的原行星盘中，可能位于最接近银河系中心的区域。
- 中央核心：由岩石和冰组成的结构，呈现出源自有机尘埃的微红色光芒。
- 周围吃：暴露在太阳发出的热量下的物质蒸发而产生的巨大云。
- 细长的尾巴：由辐射压力喷射出的粒子尾迹，在 30 角秒的长度内可见。
- 异常加速度：不能仅用重力来解释的速度变化，在交叉数据时详细说明。
空间活动扩展的详细规划
负责天问一号的团队于 2025 年 9 月开始使用访客路线的数学预测进行准备工作。科学家需要考虑目标的极限速度和天体的低光输出来计算精确的观测窗口。
进行了电池遥测测试，以确保发送照片时不会丢失数据包。选择短曝光时间的镜头是为了从距传感器近 3000 万公里的目标中提取最大有用信号而采取的策略。
最初任务的这个额外阶段充当了一个实用的实验室，用于测试探测器跟踪弱光天体的能力。所获得的优异结果最终验证了将在中国太空计划未来探索中使用的探测协议。
这次行动还获得了深空自主导航系统方面的宝贵实践经验。航天器各个子系统之间的完美集成使其能够在设备继续正常轨道运行的同时实时优化信息处理。
国际合作推动对收集数据的分析
属于欧洲航天局的设备，例如火星快车和 ExoMars TGO 卫星，也在同一期间成功注册了 3I/ATLAS。欧洲人获得的摄影材料是对中国记录的完美补充，提供了同一现象的不同角度和几何视角。
北美航天局启动了火星勘测轨道器探测器，使用 HiRISE 相机捕捉非常高分辨率的图像。 10月4日，美国宇航局工程师还指挥包括毅力号火星车在内的地面机器人，试图直接从火星土壤拍摄这颗恒星。
阿联酋运营的希望探测器和 MAVEN 卫星提供了光谱仪的详细读数。各国之间的所有这些合作努力都有助于完善对彗星自转轴以及非重力影响对其轨道的确切强度的估计。
- 火星快车（ESA）：专注于恒星彗发中气体排放的详细分析。
- MRO（美国宇航局）：负责捕获聚焦于岩石核心的高分辨率图像。
- 毅力号（NASA）：任务是尝试从火星尘土飞扬的表面进行视觉探测。
- Hope（阿拉伯联合酋长国）：旨在监测接近火星大气层的反应。
中国航天器在红色星球上的历史轨迹
天问一号任务于 2020 年 7 月发射升空，并于 2021 年 2 月进入火星轨道。同年 5 月，该项目达到顶峰，着陆器成功将祝融号火星车运送到被称为乌托邦平原的广阔地区。
这个探索机器人在整个地球年里都保持活跃状态，在此期间它积累了大量的地质图像和土壤数据样本。其仪器对地形的矿物成分和当地大气的气候变化进行了深入分析。
与此同时，轨道舱继续使用 HiRIC 相机不间断地绘制地球地图，该设备的技术类似于美国 HiRISE，但分辨率稍低。目前，该卫星的首要任务是研究尘埃动力学和极地冰盖。
将仪器用于星际天文学的能力大大扩展了中国项目的原始范围。天问一号如今是一个机会主义观测平台，能够研究远远超出火星引力的宇宙事件。
技术进步为未来探索奠定了基础
3I/ATLAS监测的成功是对2025年5月发射进入太空的天问二号任务研究方法的重要验证。这项新任务的主要目标是从位于主带的近地小行星和彗星收集物理样本。
在长时间摄影曝光期间进行的严格热控制测试使该机构能够在未来追踪更暗的目标。复合帧处理的改进显着提高了软件检测极弱光信号的能力。
收集到的数据证实了关于彗星活动在星际环境中如何表现的理论模型。此外，将这些信息与 NASA 的 STEREO 和 SOHO 卫星的记录相结合，可以以几乎零误差幅度追踪双曲线路线。
彗星 3I/ATLAS 充当真正的时间胶囊，穿越遥远的恒星系统。由于它比我们的太阳更古老，因此该物体为科学家提供了一个难得的机会来研究在宇宙其他区域形成古代行星的构件。
