太阳风与火星相互作用示意图。来源：参考文献 [9]
通过对不同空间位置处的火星磁场、离子与中性粒子、能量粒子等方面的探测，可以帮助我们了解火星内部结构和磁场的演化、太阳风与火星高层大气/电离层之间的相互作用、火星大气的散逸变迁等诸多谜团。
已经退役的NASA火星全球探勘者号（MGS），曾对火星壳层的剩磁分布做过全球考察。而如今和天问一号为伴、同样致力于探究这些谜团的在轨探测器，还有火星快车号、火星奥德赛号和MAVEN探测器。不过这些探测器的探测轨道不同，携带的探测仪器也有一定差异，不同轨道的多个探测器成果可以互为验证和补充。例如MAVEN的工作轨道在近火点约150公里，远火点在约4500-6000公里高度，而天问一号计划的科学探测轨道（近火点265公里、远火点12000公里）距离火星更远一些。
MAVEN的探测轨道示意图。来源：NASA/GSFC
天问一号环绕器的磁强计整体为伸杆式，两个磁通门探头安装在一根3米长的伸杆上。伸杆的作用是让探头远离探测器主体，减小探测器本底剩磁对探头想要探测的空间磁场的影响。
天问一号环绕器磁强计伸杆压紧状态（左）和地面展开试验（右）
来源：中国科学技术大学
磁强计参数（下）。来源：参考文献 [1, 2]
这种设计与NASA的水手4号、欧空局的金星快车号任务搭载的磁强计相似，与之不同的另一种常见设计是直接把探头安装在两侧太阳能板边缘，这样也能让探头远离探测器主体，例如火星全球探勘者号（MGS）和MAVEN的磁强计。
金星快车号磁强计（上）来源：ESA；火星全球探勘者号（MGS）和MAVEN的磁强计位置（下）。来源：NASA
值得一提的是，这是我国首次在深空探测任务里搭载磁强计，之前的嫦娥系列探测器均没有搭载过磁强计。
离子与中性粒子分析仪（MINPA）和能量粒子分析仪（MEPA）负责探测火星周围的各种低能和高能粒子（低能离子、低能中性粒子、电子、质子、α粒子、重离子）。
离子与中性粒子分析仪（MINPA）和能量粒子分析仪（MEPA）的外形和参数。来源：参考文献 [1, 2]
两种仪器与环绕器上的磁强计、甚低频射电接收设备携手，可以获取火星周围多种粒子的空间分布，帮助我们全面系统地研究火星高层大气、电离层及其与太阳风的相互作用，揭示火星空间环境变化特征与演化规律。
祝融号火星车的科学仪器
祝融号火星车重240公斤，完全展开时长2.6米、宽3米、高1.85米。祝融号共携带了6种科学仪器：① 导航与地形相机（NaTeCam）、② 多光谱相机（MSCam）、③ 火星表面成分探测仪（MarSCoDe）、 ④ 次表层雷达（RoPeR）、⑤ 火星表面磁场探测仪（RoMAG）和⑥ 火星气象站（MCS）。
祝融号火星车科学仪器位置v3.1全新版本。来源：参考文献 [2]
导航与地形相机（NaTeCam）
祝融号的一对导航与地形相机位于火星车桅杆顶端，就像火星车的“双眼”，可以拍摄沿途火星表面的彩色立体照片，探测火星的地形起伏，同时为火星车的导航提供支持。
祝融号导航与地形相机的参数和外形。来源：参考文献 [1, 2]、CNSA
在桅杆顶端配置导航与地形相机，几乎是目前火星车的标配。勇气、机遇、好奇号火星车均采用了在桅杆顶端配备1对用于导航的导航相机和1-2对用于考察地形的桅杆相机/全景相机，天问一号的导航与地形相机也承担了相同的使命。
火星车安装在桅杆上的相机对比。来源： haibaraemily、NASA
这是祝融号还没从着陆平台上下来的时候，导航与地形相机的360度环拍照，拍到了火星车自己、着陆平台的滑轨、以及着陆区周围的火星景色。
着陆点全景图。来源：CNSA
在接下来的火星旅程中，导航与地形相机会成为祝融号的“旅拍”主力，给我们带来源源不断的火星新风景。
2015年4月10-11日，好奇号火星车桅杆相机拍摄的火星景色，祝融号的导航与地形相机在旅途中也会不断拍摄各种火星景色。
来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS/PIA19803
多光谱相机（MSCam）和表面成分探测仪（MarSCoDe)
祝融号的多光谱相机和表面成分探测仪都负责探测和分析火星表面的岩石类型、矿物成分。
祝融号多光谱相机的参数和外形。来源：参考文献 [1, 2]
同导航与地形相机一样，祝融号的多光谱相机也安装在桅杆顶部，可以拍摄火星车沿途多个固定波段下的影像。多光谱相机和前面说到的光谱仪有相似之处，主要原理都是利用“光谱”这种“指纹”来探知不同成分物质的分布。只不过，光谱仪不一定成像（能成像的光谱仪也叫“成像光谱仪”），而多光谱相机/成像光谱仪会拍摄影像，这可以大大提升光谱数据的空间分辨率，相当于能快速获得一大块面积里某种矿物成分的空间分布。
多光谱相机和高光谱相机的主要区别在于成像谱段的数量和宽窄：利用滤光设备，多光谱相机通常只会在想要探测的波段范围内选取3-10个谱段进行成像，而高光谱相机则会有许许多多谱段，一定程度上来说和成像光谱仪是差不多的——前面说到的OMEGA成像光谱仪和CRISM成像光谱仪本质上就是高光谱相机。
多光谱成像（左）；高光谱成像（右）。改编自：参考文献 [10]
但另一方面，多光谱相机只会在固定几个光谱频段拍摄影像，这会损失一定的光谱分辨率，因此主要用于探测几种固定的目标矿物。
典型的例子是日本月亮女神号（Kaguya）月球探测器的多光谱相机（MI），共有九个成像谱段：415, 750, 900, 950, 1001 nm（紫外可见光波段）和1000, 1050, 1250, 1550 nm（近红外波段），主要用于探测月球上斜长石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和氧化铁这几种矿物的分布。
月亮女神号多光谱相机获取的月球氧化铁的质量分布。
来源：Quickmap/MI
祝融号的多光谱相机共有9个成像谱段：480、525、650、700、800、900、950、1000 nm和全色波段，涵盖可见光到近红外波段范围。与之探测相似波段范围的勇气号、机遇号火星车全景相机（PanCam，400 - 1100 nm内多个谱段），主要用于探测火星表面的铁氧化物、含铁硅酸盐等与火星水环境和地质演化紧密相关的矿物。
勇气号、机遇号火星车全景相机（PanCam）外形（左）和可能探测到的含铁矿物示例（右）。来源：NASA、参考文献 [11]
祝融号的表面成分探测仪包含两种仪器：激光诱导击穿光谱探测仪（LIBS）和短波红外光谱探测仪。短波红外光谱仪没啥新鲜的，前面都说了好几种光谱仪了，只是这个光谱仪的探测波段在短波红外波段（0.85-2.4 μm），与火星车上的多光谱相机波段有所不同，可以互为补充。
另一项激光诱导击穿光谱仪（LIBS）就更加炫酷了：通过向目标物发射高能激光脉冲，探测烧蚀激发出的等离子体冷却过程中的特征发射光谱，进而远程探测出目标物的元素成分组成信息。简单来说，这是一个“哪里不懂点哪里”…
