火星勘测轨道飞行器中分辨率（CTX）和高分辨率（HiRISE）相机图幅和分辨率对比。来源：行星事务所/haibaraemily
目前火星拍照的主力探测器之一火星勘测轨道飞行器（MRO）就是采样用了这种双分辨率相机协同工作的配置：中分辨率相机（CTX）分辨率6米/像素，图幅30千米宽，高分辨率相机（HiRISE）分辨率0.3-0.5米/像素，图幅6千米宽（@ 300千米高）——后者也是天问一号之前唯一能拍摄优于米级分辨率火星影像的相机。
MRO的CTX和HiRISE相机。来源： NASA
不止火星探测器，大名鼎鼎的月球勘测轨道飞行器（LRO）的宽角（WAC）和窄角（NAC）相机、卡西尼号的宽角（WAC）和窄角（NAC）相机均采用类似的策略。
双分辨率相机协同工作的模式。来源：NASA
这是天问一号环绕器中分辨率相机拍摄的火星北极区域。
2021年3月4日发布。来源：CNSA
这是天问一号环绕器高分辨率相机拍摄的火星表面，分辨率达0.7米/像素（@ 330-350千米高度）， 与目前最高清的HiRISE相机分辨率达同一量级。
2021年3月4日发布，拍摄区域距祝融号着陆点约30千米，可以看出大量地形地貌细节 。来源： CNSA
环绕器的高分相机还拍到了着陆平台、祝融号火星车和着陆组件在火星上的照片，几米大小的组件也能尽收眼底。
2021年6月7日公布的天问一号着陆前后对比图，可以看到祝融号火星车、着陆平台和其他着陆组件对着陆区的影响。来源：CNSA
由于高分辨率相机的图幅限制，目前火星优于米级的高分辨率影像覆盖的区域还非常有限。天问一号高分辨率相机的加入，有望让我们看到火星更多区域的高清照片。
火星矿物光谱分析仪（MMS）
“光谱”探测是一种常用的遥感探测手段。不同物质反射/辐射光的特征是不同的，结果就是含有某种物质的反射/辐射光谱图像在某些特定的波段会表现出明显的吸收/辐射带。这是科学家们在不能亲身前往的外太空里寻找某种物质时搜寻的“指纹”。
无论是环绕器搭载的光谱仪还是巡视器（火星车）搭载的光谱仪，本质来说都是通过观测目标区域反射/辐射光谱中的特征，来探测星球表面含有哪些矿物，分布是什么样的——区别只是不同光谱仪的探测频段和分辨率有所差异，可能探测到的物质成分也就相应有所差异。
天问一号环绕器矿物光谱仪参数和外形。来源：参考文献 [1, 2]
天问一号环绕器携带的矿物光谱仪探测频段在可见光到中红外范围（0.45-3.4 μm） ，这个波段的光谱仪在火星环绕器上也比较常见，例如火星快车上搭载的OMEGA成像光谱仪（0.5 - 5.2 μm）、火星勘测轨道飞行器（MRO）搭载的CRISM成像光谱仪（0.36 - 3.92 μm）也都覆盖了相似的波段范围。
OMEGA光谱仪（ 左）和CRISM光谱仪（右）的工作原理示意。
来源：ESA、NASA
这个波段内可能探测到多种形式的水以及与水有关的矿物，例如：诸多水合矿物（富铁、镁、铝的层状硅酸盐等）的反射光谱在1.4、1.9、2.2、2.3、2.4 μm处有有V型特征吸收带；水冰的反射光谱在 1.3、1.5、2.0和3.2 μm 处有V型特征吸收带，之前介绍过的科学家们在火星中纬区域发现的水冰，在月球南北极发现的水冰，都是借助这种光谱特征发现的。当然，其他在这一范围内有吸收特征的物质也有可能被探测到。
火星勘测轨道飞行器（MRO）搭载的光谱仪CRISM在火星中纬区域地表之下发现水冰的“指纹”（1.65 μm处的尖峰是仪器问题）。
改编自：参考文献 [4]
这是OMEGA成像光谱仪和CRISM成像光谱仪在火星表面探测到的水合矿物分布，天问一号也可能探测到这类矿物。这些矿物的含量和分布可以帮助我们追溯火星的地质演化历史和水环境变迁。
OMEGA光谱仪（蓝点）、CRISM光谱仪（红点）和两者联合（黄点）探测到的火星表面水合矿物分布。来源：参考文献 [5]
次表层探测雷达（MOSIR）
不同物质的介电常数（可以简单理解为让电磁波衰减的能力）不同，因此探测器收到的从不同物质分界面反射回来的电磁波的时间和强度就会不同。次表层雷达的探测原理就是通过发射和接收电磁波信号，借助测量到的雷达信号接收时间和反射强度，反推这些雷达信号穿过了哪些不同的物质，每层物质有多厚。
对火星来说，次表层雷达尤其可以用来探测地表下的水冰层、冰层下的液态水这类有着迥异介电常数的物质分层，也在过去2艘火星环绕器上有过成功的应用：火星快车号的雷达MARSIS和火星勘测轨道飞行器（MRO）的雷达SHARAD都取得过重要科学成果。
火星快车号三根展开20米长的雷达天线（左）；火星勘测轨道飞行器的两根10米雷达天线（右）。来源： ESA、NASA
我们2018年介绍过的火星南极冰层之下发现的疑似液态水湖，就是借助火星快车号搭载的次表层雷达发现的。
测地雷达探测浅表层结构（此处是冰层下的液态水）的原理示意图。
改编自：参考文献 [6]
天问一号的环绕器的次表层雷达共包含5根天线：4根5米长的主天线安装在飞行方向的底部，构成两组正交偶极天线组；1根1.2米长的单级甚低频接收天线（VLF）位于飞行个方向的侧边 [7]。4根雷达天线的正交分布方式与已有的火星快车号MARSIS雷达和火星勘测轨道飞行器（MRO）的SHARAD雷达都不同。甚低频射电接收天线（VLF）虽然和雷达天线一体化设计，但主要服务于与后面讲到的火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪一同探测火星的空间环境。
天问一号环绕器上雷达天线的分布：底端2根Y向天线（Y ANT）和2根X向天线（X ANT）大致垂直，Z向的甚低频天线（VLF ANT）位于飞行姿态的侧边。来源：参考文献 [7]
天问一号环绕器上的次表层雷达主要探测目标也是与火星生命有关的水冰和液态水分布，相比于祝融号火星车上的次表层雷达，环绕器雷达的探测深度较深，可达土壤100米，冰层1000米深。
天问一号环绕器次表层雷达外形和参数 | 参考文献 [7]
天问一号次表层雷达探测到的成果可能以什么样的方式呈现？当探测到地下有“异常”区域时，雷达图像中会表现为“亮线”。次表层雷达剖面图里的亮暗体现的是回波信号的强弱，并不是实际的地下剖面照片，即分界面的亮线对应着雷达反射强度较高的区域。
金星快车号次表层雷达探测到的火星南极层状堆积层结构，双程脉冲走时是雷达信号从发出到接收的时间（往返）。改编自：参考文献 [8]
火星磁强计（MOMAG）、离子与中性粒子分析仪（MINPA）和能量粒子分析仪（MEPA）
天问一号环绕器的这三个仪器主要探测目标都是火星的空间环境，包括火星的周围的磁场、诱导磁层、太阳风与火星高层大气/电离层之间的相互作用等方面。
火星没有地球、水星那样内部自发的偶极磁场（专业点叫“内禀磁场”），但火星有大气层和电离层。电离层与太阳风的相互作用造就了火星如今的空间环境；再加上火星的壳层还有一些不对称分布的剩磁，这让太阳风与火星的相互作用变得更加复杂了一点。…
