因為火星與地球有著較為類似的環(huán)境和探火不超越人類技術(shù)能力的可行性，使得未來機(jī)器人或人類駐守火星成為可能。在載人登月之后，火星也被公認(rèn)為是人類登陸行星的首選目標(biāo)。

挑戰(zhàn)前所未有，如何確保萬無一失

相較于之前“五戰(zhàn)五捷”的月球探測，中國的火星探測任務(wù)難度更大。由于火星相對地球距離較為遙遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)時超過4億公里，最近時也有5500萬公里，探測器需要在地火轉(zhuǎn)移軌道上飛行近7個月，還將進(jìn)行2至3個月的火星環(huán)繞飛行，所以對發(fā)射、軌道、控制、通信和電源等技術(shù)都提出了很高的要求。

在發(fā)射方面，為了將5噸重的探測器一舉送入地火轉(zhuǎn)移軌道，這就需要長征五號運載火箭飛出超過11.2千米/秒的第二宇宙速度。因為只有當(dāng)航天器的速度達(dá)到每秒11.2千米的第二宇宙速度時，才能完全擺脫地球引力，去往太陽系內(nèi)的其他天體。因此，第二宇宙速度也被稱為“逃逸速度”。此前，中國的長征三號乙運載火箭托舉嫦娥月球探測器進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時飛出了超過10千米/秒的速度。而據(jù)長征五號火箭總設(shè)計師李東介紹稱?！按舜伟l(fā)射火星探測器，是長征五號火箭第一次達(dá)到并超過第二宇宙速度，同時也飛出了我國運載火箭的最快速度”。

由于地球和火星之間的相對位置不斷變化，發(fā)射火星探測器就像是在打一個“移動靶”，只有不斷地調(diào)整發(fā)射軌道，才能確?！疤靻栆惶枴疤綔y器更加精確地入軌，在奔向火星的過程中節(jié)約自身燃料，因此，此次探火任務(wù)就對火箭的軌道設(shè)計提出了更高的要求。為了讓“天問一號”更加精確地入軌，來自中國航天科技集團(tuán)一院的研制團(tuán)隊創(chuàng)新性地進(jìn)行了精細(xì)化的“窄窗口多軌道”設(shè)計，將14天窗口期內(nèi)每一天30分鐘的發(fā)射窗口細(xì)分成3個寬度10分鐘的窗口，對應(yīng)3條發(fā)射軌道，一共設(shè)計了42條發(fā)射軌道，創(chuàng)造了單次發(fā)射軌道設(shè)計數(shù)量的新紀(jì)錄，將軌道偏差控制在非常小的范圍內(nèi)。還首次實現(xiàn)了發(fā)射軌道的自動切換，火箭可自動比對時間，自動切換軌道。這在中國航天的發(fā)射史上是絕無僅有的創(chuàng)舉。