把环绕、着陆与巡视合在一次任务中
天问一号是中国行星探测计划的首次火星任务，采用环绕器与携带火星车的着陆组合体协同工作。它于2020年7月23日从海南文昌发射，2021年抵达火星，随后将祝融号送到乌托邦平原。
李春来、张荣桥等人发表的任务科学方案，将研究重点归纳为火星宜居环境及火星和太阳系的起源演化。具体工作包括测绘地形与地质构造、调查表层土壤和地下水冰线索、识别物质成分，以及研究大气、电离层、磁场和内部结构。
工程系统与科学团队
2016年启动的行星探测布局，继承了中国探月工程积累的技术。天问一号由探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用五个系统共同支撑。国家航天局组织科学研究团队参与目标论证，自2017年起举行工程与科学界交流研讨；任务实施因而涉及仪器研制、飞行控制和数据研究等不同专业。
地面应用系统包括总部及密云、武清、昆明接收站，承担科学探测计划、载荷运行、数据接收处理、解释管理与研究应用。
工程与研究团队也在不同环节配合。北京控制工程研究所的黄翔宇等人研究进入、下降与着陆控制；香港理工大学与中国空间技术研究院合作研究选址。后续雷达论文则由中国科学院相关研究所和大学研究者共同完成。
从文昌发射到火星轨道
2020年7月23日，长征五号运载火箭将天问一号送上地火转移旅程。任务方案把飞行分为发射、转移、火星捕获、停泊、进入下降着陆和科学探测等阶段。2021年2月10日，探测器进入环火轨道，随后继续调查着陆区。
选址同时受科学价值和工程安全限制：地势较低可增加大气减速条件，坡度、岩块与撞击坑关系到落地风险，日照则影响能源和热环境。吴波等团队利用环绕器高分辨率相机资料，在2021年3月至5月细查主着陆区，并于5月初提出候选着陆椭圆，辅助确定乌托邦平原南部的目标。
自主下降与祝融号驶离平台
北京时间2021年5月15日凌晨，着陆组合体与环绕器分离，约三小时后进入火星大气。由于地火通信时延较长，下降过程必须由探测器自主完成。它先以大气阻力减速，再使用降落伞，最后点燃着陆发动机；导航、测距和避障感知帮助系统判断状态与选择安全地点。
黄翔宇等人的飞行结果报告记载，进入大气至落地历时537秒，约在北京时间7时18分完成软着陆。末段曾在约百米高度悬停成像，进一步选择落点，再缓慢下降。5月22日，祝融号驶离着陆平台，地面巡视由此展开。
参考：[2]
在轨遥感与近地面探测
环绕器携带七种科学仪器，包括中、高分辨率相机、雷达、矿物光谱仪、磁强计和粒子探测设备；祝融号携带六种科学仪器，包括导航地形相机、多光谱相机、表面成分探测仪、探地雷达、磁场探测仪和气象测量设备。两套载荷分别从较大范围和具体地点观察火星。
这种组合让轨道图像与巡视区近距离资料能够相互联系。相机记录地貌和岩石，成分探测仪分析物质性质，雷达则提供地下结构线索。环绕器还承担火星车数据中继。原科学方案以九十个火星日作为巡视阶段的计划尺度，随后安排环绕器开展更广泛观测。
参考：[1]
雷达剖面带来的发现与边界
李超等人2022年发表的雷达研究，分析了祝融号在2021年5月25日至9月6日取得的资料，对应约1171米巡视路线。研究利用低频雷达建立深至约八十米的地下剖面，在不足十米厚的表层风化物之下辨识出约七十米厚的多层结构。
作者认为，这些层次支持乌托邦平原曾经历多次与水流有关的沉积过程，但仍需检验其他地质解释。论文明确指出，在雷达探测深度内未找到现存液态水的直接证据，同时不能排除地下含盐冰。