目前在火星轨道上运行的中国探测器天问一号直接从红色星球捕捉到了第一张星际彗星图像，完成了天文学的历史性壮举。这个名为 3I/ATLAS 的天体于 2025 年 10 月在穿越内太阳系时被记录下来，为观测源自其他恒星系统的天体建立了一个新的里程碑。
中国国家航天局（CNSA）发布的图像不仅证实了该任务的先进技术能力，而且还将火星转变为一个特权观测站。这个独特的视角距离彗星约 3000 万公里，为地面望远镜提供了补充数据，从而可以更全面地分析这颗罕见访客的轨迹和组成。
这一事件是继 2017 年“Oumuamua”和 2019 年“2I/Borisov”经过之后，第三次在我们的系统中确认探测到星际物体，也是绕着另一颗行星运行的探测器第一次如此详细地记录到这一事件。
史无前例的记录背后的技术
这一壮举是由天问一号的高分辨率相机 HiRIC（高分辨率成像相机）完成的，该相机最初是为火星表面的详细测绘而设计的。任务团队将该仪器重新用于一项完全不同的任务：在深空跟踪一个微弱发光的小型高速目标。为了确保成功，工程师优化了曝光时间，使其足够短，以避免彗星运动造成的模糊，但又足够长，可以捕获来自彗核和彗发、周围气体和尘埃云的光线。随后对原始图像进行处理，创建序列，揭示该物体在恒星背景下的位移，为分析其轨道动力学和内部活动提供重要的视觉数据。 HiRIC 相机所展示的多功能性将任务的科学能力扩展到其主要目标之外。
史无前例的捕捉细节
该行动面临重大挑战，主要是由于探测器与彗星之间的距离近3000万公里。从地球发出的指令需要几分钟才能到达目的地，要求天问一号以毫米级精度自主执行机动，以免丢失目标。
探头的热稳定性也是使仪器在恶劣的太空环境中保持最佳条件运行的关键因素。该团队需要进行极其精细的瞄准调整，以正确定位 HiRIC 相机，这是一项技术复杂性极高的任务，考验了航天器导航和控制系统的极限。
这些照片揭示了 3I/ATLAS 的哪些内容
CNSA 发布的照片清楚地显示了 3I/ATLAS 的岩石、冰冷核心，它看起来是一个亮点，周围环绕着弥漫的气体和尘埃云，称为彗发。据估计，彗发延伸了数千公里，这是由太阳热驱动的强烈彗星活动的迹象。
彗星的核心直径约为 5.6 公里，对于星际物体来说这是一个了不起的尺寸。据计算，它相对于太阳的速度高达每秒 58 公里。
在观测过程中，它的尾巴长度达到了约56,000公里。补充光谱分析表明存在水冰、二氧化碳和痕量一氧化碳。
这些化合物表明这颗彗星是在其母星系统非常寒冷的区域形成的。核心的红光归因于其在穿越星际空间的漫长旅程中辐射出的复杂有机化合物。
全球在火星上的科学努力
3I/ATLAS 观测并不是一项孤立的举措，是多个国际火星任务合作的结果。欧洲航天局 (ESA) 的火星快车和 ExoMars 微量气体轨道飞行器等探测器也收集了数据，提供了彗星的多个几何视角。
美国宇航局提供了火星勘测轨道飞行器（MRO）及其高分辨率相机，而毅力号等表面漫游车则被编程为尝试从火星土壤拍摄该物体。
阿拉伯联合酋长国的希望号探测器和美国宇航局的 MAVEN 任务将其仪器集中于分析彗星彗发的气体成分，试图了解彗核释放的物质。
行星际观测的复杂后勤工作
这些照片被编译成动画，展示了彗星的运动，为计算其非重力加速度提供了重要数据。这种现象是由冰升华排出气体和尘埃而产生的，它会导致轨道的偏差，而这种偏差无法仅用重力来解释。分析这些偏差揭示了有关天体内部活动和组成的重要信息。
这项共同努力有助于完善对彗星自转的估计，并对影响其轨迹的非重力进行建模，从而创建访客的完整三维轮廓。不同航天机构之间的协同作用证明了国际合作对于推进科学知识、将火星上的航天器舰队转变为协调的行星际观测站的重要性。
中国使命的战略规划
在确认3I/ATLAS的太阳系外轨道后不久，天问一号团队就开始计划于2025年9月对3I/ATLAS进行观测。该操作的成功取决于极其准确的轨道预测，以确定考虑到彗星的速度和低光度的理想时间窗。
在主拍摄之前，进行了遥测测试，以确保火星和地球之间图像数据的安全传输。使用短时间和多次曝光的策略对于最大限度地提高从如此遥远而微弱的目标获得的信息质量具有决定性作用，也是对探测器跟踪能力的重要考验。
天问一号任务的遗产
天问一号于2020年7月发射，并于2021年2月抵达火星，巩固了中国航天计划的里程碑。这次任务包括轨道飞行器、着陆器和祝融号火星车，展示了中国在另一个星球上进行复杂行动的能力。尽管漫游车已经停止活动，但轨道飞行器仍在继续其科学工作，现在也证明了其作为空间观测站的多功能性。
探索小天体的下一步
3I/ATLAS 获得的经验对于 2025 年 5 月发射的天问二号任务至关重要，该任务旨在从小行星收集样本并研究主带彗星，从而加强中国在探索太阳系中的作用。
