探測内容
中國未來将進行深空探測，探測太陽系、火星、小行星等，探尋地外生命信息。
針對火星的探測任務，主要包括探索火星的生命活動信息，包括火星過去、現在是否存在生命，火星生命生存的條件和環境以及對生命起源和地外生命的探測。
針對火星本體的科學研究，将包括對火星磁層、電離層和大氣層的探測與環境科學，包括火星的地形、地貌特征與分區，火星表面物質組成與分布，地質特征與構造區劃；對于火星内部結構、成分，火星的起源與演化也将進行進一步的研究和探索。歐陽自遠表示，在以“為人類社會的持續發展服務”的總目标下，将探讨火星的長期改造與今後大量移民建立人類第二個栖息地的可能性。
當前的計劃顯示，火星的探測将實行軌道器加火星車的聯合探測方式，計劃将在2020年實現火星的着陸巡視，在2030年實現火星的采樣返回。
階段任務
整個計劃共分四個階段：
階段1：（～2009年）會對第一次任務進行充足準備，包括定立探測目标、技術研發和尋求國際合作。
階段2：（2009年2020）探測火星環境，所得的數據用作火星軟着陸之用。
階段3：2020年發射火星着陸器并攜帶一輛火星車，在火星上軟着陸。
階段4：成立火星表面觀察站、發展飛行器穿梭地球與火星、并且建立火星基地供機械探測器進入。此階段的最終目标是為将來人類登陸火星提供基礎，令人類可在火星觀察站中觀察火星。
2021年6月12日，國家航天局舉辦新聞發布會，介紹中國首次火星探測任務後續将開展火星取樣返回。
曆史沿革
1962年11月，蘇聯發射“火星1号”探測器，在飛離地球1億公裡時與地面失去聯系，從此下落不明，它被看作是人類火星探測的開端。
1965年7月，美國“水手4号”飛近火星，從距離火星1萬公裡處拍攝了21幅照片。
1972年，美國“水手9号”飛船沿火星外層空間軌道飛行，成為火星的第一顆人造衛星，環繞火星軌道進行長期考察。
1974年，蘇聯“火星6号”和“火星7号”探測器在火星着陸，探測結果沒有公布。
1998年7月，日本發射“希望”号火星探測器，但以失敗告終。
2001年4月，美國發射“奧德賽”号火星探測器，發現火星表面可能有豐富的冰凍水。
2003年6月，歐洲宇航局的第一個火星登陸器“獵兔犬2号”及其搭乘的“火星快車”探測器由俄羅斯火箭發射升空，“獵兔犬2号”登陸火星後與地面失去聯系。
2003年6月，攜帶“勇氣”号火星車的美國“火星探測流浪者”号探測器升空。次年1月“勇氣”号火星車在火星表面成功着陸。
2008年，美國“鳳凰”号探測器成功登陸火星，後失去聯系。
2011年11月，俄羅斯“福布斯-土壤”火星探測器及其搭載的“螢火一号”火星探測器發射失敗。
2011年11月26日23時2分，美國“好奇号”火星探測器發射成功，順利進入飛往火星的軌道。
2012年8月6日， 美國“好奇号”火星探測器成功降落在火星表面，展開為期兩年的火星探測任務。
2013年11月5日，印度“曼加裡安”(Mangalyaan)火星探測器從印度薩迪什亞萬發射場成功發射升空。2014年9月24日上午10點30分左右成功進入火星軌道。
2014年9月22日10時25分，美國“火星大氣與揮發演化”(MAVEN)探測器經過10個月的漫長航行，成功進入繞火星運行的軌道。
2014年珠海航展上中國航天科技集團展出了火星探測環繞器。
2014年11月9号在第十屆中國國際航空航天博覽會上展示的火星探測系統火星巡視器原尺寸模型，即俗稱的“火星車” 。
2015年11月報道，中國計劃2020年發射火星探測器，探尋生命迹象。
2016年1月11日，中國火星探測任務獲批準立項。
2019年1月14日，國新辦發布會上，國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳豔華介紹，中國首次火星探測任務将于2020年前後實施。
2019年10月11日，中國火星探測器首次公開亮相，暫命名為“火星一号”，并計劃于2020年發射。11月14日，中國火星探測任務首次公開亮相，計劃2020年擇機實施。
2019年11月14日，中國國家航天局邀請部分外國駐華使館及國際組織人員，赴河北懷來觀摩中國首次火星探測任務着陸器懸停避障試驗，并參觀相關試驗設施。這是中國火星探測任務首次公開亮相，也是中國務實開展航天國際交流與合作的重要舉措。
2020年3月10日，北京航天飛行控制中心圓滿完成中國首次火星探測任務無線聯試，充分驗證了探測器與地面系統的接口匹配性和一緻性，對各類方案、技術狀态、軟硬件系統進行了全面測試，為任務順利開展打下了堅實基礎。
2020年4月24日，中國行星探測任務被命名為“天問系列”，首次火星探測任務被命名為“天問一号”，後續行星任務依次編号。
2020年7月23日12時41分，長征五号遙四運載火箭托舉着我國首次火星探測任務“天問一号”探測器，在中國文昌航天發射場點火升空。
2021年4月24日，中國首輛火星車命名為“祝融号”。
2021年5月14日，據國家航天局官網消息，根據飛行情況，天問一号探測器拟于北京時間5月15日淩晨至5月19日期間擇機着陸于火星烏托邦平原。
2021年5月15日7時18分，科研團隊根據“祝融号”火星車發回遙測信号确認，天問一号着陸巡視器成功着陸于火星烏托邦平原南部預選着陸區，我國首次火星探測任務着陸火星取得圓滿成功。
2021年5月17日8時，天問一号環繞器已實施第四次近火制動，順利進入周期為8.2小時中繼通信軌道。祝融号火星車正在按計劃開展周圍環境感知和狀态檢查，各系統工作正常。兩器已建立器間通信鍊路，第一次通過環繞器傳回火星車遙測數據。
截至2022年9月18日，天問一号環繞器已在軌運行780多天，火星車累計行駛1921米，我國火星探測已獲取1480GB數據。
螢火一号任務
衛星
計劃第一步有兩顆探測器衛星，中方及俄方各發射一顆。
中方的螢火一号原預計于2009年搭載俄羅斯的聯盟号運載火箭發射。該年6月，宣布推遲到2011年發射。
研制與發射
螢火一号是中國火星探測計劃中的第一顆火星探測器。火星在古代被稱為“熒惑”，中國第一顆火星探測器取其諧音，命名為“螢火一号”。 上海衛星工程研究所從2007年6月中俄正式簽署合作協議後，開始接到制作任務而和時間展開賽跑，原計劃2009年10月探測器正式發射，研制時間隻有兩年多，這是中國自主研制的首個火星探測器的實體等大模型，它體重僅110公斤，本體長75厘米、寬75厘米、高60厘米，将攜帶照相機、磁強計等八件武器，肩負中國首次地外行星空間環境探測的重任。
火星探測項目是繼載人航天工程、探月工程之後中國又一個重大空間探索項目，也是我國首次開展的地外行星空間環境探測活動。首個火星探測器“螢火一号”原定于2009年10月搭載俄羅斯運載火箭，與俄羅斯的“福布斯－土壤”火星探測器結伴奔向火星，但由于種種非技術原因推遲發射。陳昌亞表示，行程推遲後，由于火星每兩年才靠近地球一次，“螢火一号”須等到2011年發射。他們目的是，做好這顆探測器的延壽工作，定期檢測各個元件是否老化，确保兩年後的成功發射。
陳昌亞透露，“螢火一号”探測器長、寬各約75厘米，高60厘米，兩側太陽帆闆展開長近8米，質量約115公斤，設計壽命為2年。據了解，發射将采用一箭雙星方式，即“螢火一号”和俄羅斯探測器“福布斯”一起搭乘運載火箭飛向火星，到達火星軌道後再分開。探測器上攜帶有等離子體探測包、光學成像儀、磁通門磁強計、掩星探測接收機等四類有效載荷。 雖然俄羅斯提供了很多幫助，但也因此帶來了局限。“由于這次是俄方設計的軌道，這給我們探測器的研究增加了許多要求，我們必須面對“長火影”（長期火星陰影）。”陳昌亞告訴記者，國際上的火星探測器一般不走赤道這種軌道，但由于與俄羅斯探測器捆綁一起，這種探測器要到火衛1必須借助赤道軌道尋機着陸，而将“螢火一号”仍留在大橢圓赤道軌道上，從而将面臨探測史以來最長的8.8小時“長火影”。
從2007年6月開始，“螢火一号”的研制花了兩年時間，上海的科研團隊共攻克了探測器的5項關鍵技術。陳昌亞說，由于“螢火一号”搭載的俄羅斯火箭還要把該國的探測器送往火星衛星，中國的探測器不得不進入赤道軌道，這就給上海科研人員提出了很大的挑戰——“螢火一号”将面臨長達8小時48分鐘火星陰影，也就是說，它會在這段時間内得不到來自太陽的能量，周圍溫度達到攝氏零下200度以下。中國科研人員為此研發了“休眠－喚醒”技術，多次試驗表明，經過8小時48分鐘休眠後，隻要加電喚醒，它所有16台單機均能恢複正常工作。而另一個難題是，火星距離地球近則六七千萬公裡，遠則4億公裡，與地面測控站的往返“對話”需44分鐘。因此，大多數情況下，“螢火一号”必須“自己管自己”，“螢火一号”的外太空測控技術已經完全成熟。
2011年11月8日，“螢火一号”與俄羅斯的采樣返回探測器一起發射升空，開始對火星的探測研究。11月9日，俄方宣布福布斯－土壤号火星探測器變軌失敗。受此影響，中國航天科技集團公司載人航天工程辦公室主任童旭東表示兩年内不會再有新動作。
主要問題
2009年10月，中國也将加入探測火星的隊伍，向火星發射“螢火一号”。但真正實現“繞，落，回”三步計劃，還有很長的路要走。
在航天界，火星有航天器的墳墓之稱，火星探測初期有三分之二的探測器都以失敗告終。
首先要解決運載火箭的難題，要讓探測器脫離地球引力必須達到第二宇宙速度11.2公裡/秒，這樣才能确保探測器不奔向其他天體”，焦維新指出，而中國運載“嫦娥”的火箭的速度隻有10.9公裡/秒。（長征五号服役後這個問題可得到解決）
中俄聯合火星探測副總設計師陳昌亞指出另一個難題，探測器的信号對地面指揮尤其重要，“一旦捕獲探測器的信号，就像聽到新生嬰兒落地一樣。”但在茫茫太空，信号十分微弱，“沒有信号就無法判斷探測器是否進入軌道，也無法對探測器飛行作出調整。”焦維新說，這需要建立深空探測網，但中國還沒有建立起像美國那樣覆蓋全球的深空探測網。“僅靠我們自己的國土現有的探測網和少量的探測船是不夠的。”
探月工程時中國已經建立了一定規模的深空探測網。
運營情況
2016年10月10日，中國探月與航天工程中心宣布，邀請郎平、劉慈欣、譚盾、TFBOYS、姚明等11位社會文化藝術名人為中國火星探測工程宣傳推廣工作代言（即“火星大使”）。這是中國重大科技工程首次啟用形象大使。
2020年7月6日，百度App與中國火星探測工程正式簽署合作協議，推出“追蹤火星計劃“，通過火星直播等系列産品活動，了解火星探測。
2021年6月12日上午，國家航天局在京舉辦新聞發布會，介紹我國首次火星探測任務情況。
探測成果
在火星周圍一共有五個虛線的圈圈，最内圈是有可移動的探測機器人的任務，隻有三個，分别是Sojourner(Pathfinder)、Sprit和機遇号。
後兩者于 2003 年發射，.到2009年為止還在火星上活躍着，真是個非常了不起的成就。向外的第二圈是成功降落火星表面的任務，算上Sojourner的基地（所以這個任務有兩個點），曆來一共也才隻有六個而已。其中蘇聯占了兩個，美國占了四個。美國的前兩個任務是維京 1 号和維京2 号，是一組以尋找火星生命為目标的探測船，可惜因為科學家對收集來的數據有争議，最後得到的結論是「沒有結論」。從此以後地球上的人們在好長一段時間内都失去了對火星的興趣。重啟的火星探測計劃，打算從基礎開始一步步的确認火星是否有支持地球類生物存在的可能，這部份以鳳凰号任務尋找火星表面有沒有水的存在起頭，接下來則是有能力做更進一步完整分析的地表探測機器車Mars Science Laboratory，預計 2011 年底發射。
再向外一圈是抵達火星軌道的人造衛星，共有 11 架。最近的三個 -- 美國的Mars Odyssey和Mars Reconnaissance Orbitor及歐洲的Mars Express都仍在火星上空運作中，提供火星地理及氣候長時間變化的追蹤，以及地表探測機器車的數據接力工作 -- 有這些衛星的話，地面的探測機器車就不需要用大功率的天線将信号送回地球，隻要把信号傳給天上的衛星就可以了，如此一來可以節省電力進行更重要的任務。再 往外一圈是經過火星，但沒有進入軌道的探測器。早年因為技術不發達，因此火星任務的設定是經過就算成功，近代則是在飛往其它太陽系星體的途中順便經過一下 火星，除了和軌道上的衛星打聲招呼外，也趁機檢測一下設備是否運作正常。
最外面一圈，就是失敗的任務了。相較于 21 次成功的任務（其中還有兩個隻是經過），失敗的任務一共有 22 個之多（圖上把 2003 年的 Beagle算成成功，實際上隻有衛星 Mars Express是成功的，Beagle 降落船着陸失敗），失敗的比率過半。值得慶幸的是，自 2001 年之後的任務大多是非常成功的，或至少成功一半，讓科學家對火星探測多少恢複了一點信心。
中國和俄羅斯合作的Phobos-Grunt/螢火一号， 2011 年發射。其中螢火一号是進入火星軌道的衛星，福布斯－土壤号火星探測器則大半旅程和螢火一号同行，但抵達後會分離，獨自前往火星的衛星Phobos采集土壤樣本，再帶着樣本飛回地球。但宣告失敗。
2013 年發射的MAVEN，接替了Mars Reconnaissance Orbitor做地表探測機器人的數據接力。
歐盟的EXOMARS是一架和Mars Science Laboratory一樣的大型地表探測機器人。EXOMARS任務要等到 2016 年。
截至現在為止所有的任務都是無人任務。從 1960 年到現在也快 50 年了，人類什麼時候才能在紅行星上散步呢？
2021年3月4日，國家航天局發布3幅由我國首次火星探測任務天問一号探測器拍攝的高清火星影像圖，包括2幅黑白圖像和1幅彩色圖像。
2021年6月11日，國家航天局在京舉行天問一号探測器着陸火星首批科學影像圖揭幕儀式，公布了由祝融号火星車拍攝的着陸點全景、火星地形地貌、“中國印迹”和“着巡合影”等影像圖。
2021年6月12日，國家航天局舉辦新聞發布會 介紹中國首次火星探測任務情況：天問一号任務成功是中國航天事業自主創新，跨越發展的标志性成就。在中國航天發展史上，天問一号任務實現了6個首次，一是首次實現地火轉移軌道探測器發射；二是首次實現行星際飛行；三是首次實現地外行星軟着陸；四是首次實現地外行星表面巡視探測；五是首次實現4億公裡距離的測控通信；六是首次獲取第一手的火星科學數據。在世界航天史上，天問一号不僅在火星上首次留下中國人的印迹，而且首次成功實現了通過一次任務完成火星環繞、着陸和巡視三大目标，充分展現了中國航天人的智慧，标志着我國在行星探測領域跨入世界先進行列。
截至2022年9月18日，通過相機影像和光譜數據，在着陸區附近闆狀硬殼岩石中發現含水礦物，證明了在距今10億年以來，着陸區存在過大量液态水活動。
