$开展深空探测
我国虽然开展深空探测活动起步较晚，但随着探月工程取得的重要进展，我国已具备了继续开展深空探测的能力。适时开展对太阳系主要天体的探测，可以在空间科学、空间技术和空间应用领域加速实现从跟踪研究向自主创新的转变，从航天大国向航天强国的转变；完善我国深空探测科学研究体系，培养和造就一支深空探测领域的科学、技术和管理的创新型人才队伍；激发大众探索精神，提高全民族的科学素质和自主创新意识，振奋民族精神，增强民族凝聚力；维护我国的空间合法权益，推动科技、经济与社会的可持续发展，展现大国地位。因此，深入持续地开展深空探测活动是极为必要的。
因此，针对深空探测重大关键科学问题，根据我国现有科学、经济发展水平，以及航天技术基础和发展能力，以火星探测为切入点，统筹开展小行星、太阳、金星、木星系统等探测，在太阳系的起源与演化、太阳和小天体活动对地球的灾害性影响、地外生命信息探寻等研究领域取得一批重大科学成果，建立较为完善的深空探测科学研究体系，推动我国天文学等学科发展和空间科学、空间技术应用。在未来的一段时间内，启动、推进与实施一系列探测任务，包括火星的环绕遥感探测、着陆巡视探测和取样返回；近地小行星的伴飞、附着探测和主带小行星的伴飞、附着探测及取样返回；太阳的定点观测、极轨观测和太阳风暴全景观测；金星的环绕和浮空探测以及木星系统与木卫二的环绕探测。
从火星探测切入，同时选择可能对地球具有潜在威胁的近地小行星和针对可能对地球造成灾害性影响的太阳活动，实施火星全球遥感探测与火星车巡视探测、多目标近地小行星探测和太阳定点观测。相继实施金星环绕与浮空探测、火星取样返回、太阳极轨观测和主带小行星取样返回，继续深化对火星、太阳活动和小行星的认知。实施木星系统环绕探测和太阳风暴全景观测。
通过太阳系科学探测任务的实施，通过火星全球遥感探测与着陆巡视探测和取样返回，实现从全球普查到局部详查、取样返回，再到样品试验室分析的科学递进。通过对近地小行星和主带小行星进行飞越、伴飞、附着探测和取样返回，实现对目标小行星的整体性探测和局部区域的就位分析及样品的系统分析，研究小行星的起源与演化，为将来可能的小行星撞击地球事件的应对措施和早期太阳系形成与演化过程提供科学依据。通过对太阳的深空定点观测、极轨观测和太阳风暴全景观测，实现由点到面再到体的系统的太阳探测任务目标，研究太阳磁场和太阳活动的起源和演化，探究太阳活动对近地空间环境的灾害性影响，提高对太阳风暴的预报和警报能力。通过对金星和木星系统的首次探测，填补我国深空探测及其相关研究领域的空白。
探测对象与任务不断拓展、探测数据研究与应用的深化，为我国全面系统地持续开展太阳系探测进一步奠定科学和技术基础，使我国深空探测的技术基础、研究体系、人才队伍等都跨上一个新的台阶。结合我国载人登月等航天工程的进展、国家深空探测新的战略需求和国际深空探测的新态势等，对我国已进行的火星、太阳、小行星、金星、木星系统探测等任务继续开展深化探测，同时要对太阳系开展全面、系统的科学探测，从更具科学意义、更具应用性和挑战性出发制订深空探测活动的科学目标，为人类社会的可持续发展服务。
$火星探测的科学畅想
火星的平均直径约6740千米，相当于地球的半径，火星的体积接近地球的15%。火星的平均密度为3940千克/米(地球为5520千克/米)，质量只有地球的十分之一。火星轨道距太阳的平均距离为2.28亿千米，地球为1.49亿千米。火星的自转速度为24.13千米/秒，自转周期为24小时37.63分钟，公转周期为687。火星的体积与质量均比地球小，与太阳的距离较地球远、公转周期长。
火星大气层密度不到地球大气的百分之一， 表面的大气压约500—700帕。火星表面大气压极低，液态水在火星表面沸腾成气态，因而现今的火星不可能形成类似地球的大面积分布的水圈，加之火星质量较小，对气体捕获的能力较低，只能保留极稀薄的大气层。海盗号的两个登陆点夏季的平均温度为-60℃，冬季的平均温度为-120℃，火星表面昼夜的温度变化达50℃。火星大气温度由表面至50千米高度，温度随高度增加而下降，自-52℃降为-232℃；从50至100千米高度，温度波动较小；至130千米高度，温度为-212℃。火星大气中有少量的云，低云层由水冰组成，高云层由凝结的二氧化碳组成。火星大气成分按体积计算分别是二氧化碳（95%）、氮(2.7%)及氩(1.6%)，微量成分为氧、一氧化碳、水蒸气、氖、氪、氙等，与地球平流层的成分较接近。火星大气活动有中纬度冬季风体系和赤道夏季风体系。火星大气中特有的现象是尘暴，每年大约发生100次地区性尘暴；全球性尘暴为强烈的全球性潮汐风与尘暴发源地的地形风相结合，使大气底层尘埃扬起并进入盛行的高速风带而形成。全球性尘暴在一个地区开始，迅速扩展，数天之内即席卷全球，大气尘埃刮到几千米的高空笼罩火星表面，持续可达数星期甚至更长。
火星表面广泛分布着火山作用形成的地形，如奥林匹斯火山墩，直径达500千米，火山墩的中央为直径达65千米的火山口，火山熔岩墩高出周围平原约20千米，火山墩边缘是高出平原2千米的陡崖。火星表面广泛分布着火山口形成的环形坑，坑的直径达50—150千米，火山口四周能观察到向外溢出的熔岩流。火星表面还密集分布大量的由小天体撞击形成的撞击坑。仅在的赤道区范围内就发现有5万多个直径大于1千米的环形坑。大约有5%的坑具有撞击成因的中心锥，有些较年轻的坑具有辐射纹。撞击坑与火山口环形坑形态相似，难以区分，只有通过对坑的形态、结构和熔岩流分布等特征的精细分析才能加以区分。
火星表面分布着延伸上千米的大断层，形成了一些宽几千米，甚至几百千米宽的大峡谷。火星上的“运河”如同地球上的河系，有些延伸几千千米。“运河”河谷可能是火山熔岩流所造成，也可能在火星早期历史中曾出现过流动的水系所造成。
火星上的极冠，主要是由固态二氧化碳和水冰所组成，夏季消融，冬季增大。经测定，极冠的温度约-123℃。极区的冰川将各种岩石碎屑搬运到中纬地区，形成广泛分布的层状沉积。层状沉积物受到了冰水浸蚀，形成弯曲的悬崖和阶地。
火星表面的土壤呈黄棕色，经海盗1、2号取样测定，主要含氧、硅、铁、铝、钙以及钾、磷、硫、氯、钽、钒、铬、镁、钴、镍、铜等元素，主要由绿泥石和蒙脱石，次为水镁矾、石盐、方解石等组成。根据对火星土壤的测定，80%为富铁粘土，约10%的硫酸镁，5%的碳酸盐和5%的铁的氧化物，表明火星岩石富含镁、铁，估计没有大量的富钾花岗岩。火星表面风的吹扬作用形成一些几百千米甚至几十千米宽的风成纹理或沙丘。
火星表面是一个大气极其稀薄、没有水体、寒冷而荒芜的死寂的世界，没有任何生命活动的痕迹。
一、探寻火星生命活动的信息
到目前为止，火星是除了地球以外人类了解最多的行星，已经发射过40多枚探测器探测火星，并向地球发回了大量数据。同时火星探测也充满了坎坷，大约三分之二的探测器，特别是早期发射的探测器，都没有能够成功完成它们的使命。但是火星对于人类却有一种特殊的吸引力，因为它是太阳系中最近似地球的天体之一，是目前科学家勘探到的环境最接近地球的星球。这颗让古代人类充满幻想的星球，如今又成为现代人类的希望所在。如果要寻找另外一个适合人类居住的星球，火星肯定是第一候选。
虽然人类至今还没有亲自到过火星，只派出过探测器登上了这颗红色星球，但是，人类的幻想却是无止境的。因此，人类未来登陆火星并在此居留是未来火星探测的最终目标，也是人类保护地球、合理利用和开发火星作为第二家园、提供人类可持续发展的重要目标。从长期来看，火星是一个可供人们移居的星球。
截至目前，美国（和欧空局）火星探测的科学目标，主要关注火星的全球性特征，证明火星的过去或现在有可能存在水体和生命的活动迹象，以水的探测为主线，探测地外生命以及维持人类未来的可持续发展的外星体。因此在兼顾生命和水的证明性科学目标研究的同时，也需要关注火星开发、改造和长期居住相关的科学问题。
目前已有的探测证明，当今火星表面没有发现具有生命活动的任何证据，虽然火星大气中发现含有极微量的甲烷，但仍然无法判断甲烷是来源于火星生命的活动还是来自无机的成因。火星过去是否曾经存在过生命不得而知，虽然有些火星陨石中发现一些类似“微生物化石”的结构，仍然难以确证火星过去曾经存在过生命。然而火星地下水体分布的发现以及火星环境的探测表明，火星具备生命生存与繁衍的条件。
二、探测火星土壤特性及其（气体、矿产、水）资源
人类未来登陆火星并在火星上居留，首要接触的是火星土壤的改造以及火星资源的就地开发利用问题。研究人员正在试图研究目前火星表面是否存在地下水，从而削弱表面的风化沉积作用，这也意味着是否目前火星表面存在着二氧化碳水合物。一般认为，水、二氧化碳或冰会大量存留在赤道附近的风化沉积层的冻土层部位，同时这些物质可能在高纬度地区会大量存在，火星风化层中的水含量为2%—60%。虽然目前在火星上还看不到液态水，但迄今探测发现的大量水流痕迹，至少说明火星上曾经有过滔滔大水，而且科学家们也发现火星两极有大量的冰存在。火星表面的大气压很低，水无法以液态存在，只在低海拔区可短暂存在。而冰倒是很多，如两极冰冠就包含大量的冰。2007年3月，NASA就声称，南极冠的冰假如全部融化，可覆盖整个星球达11米深。另外，地下的水冰永冻土可由极区延伸至纬度约60°的地方。推论有更大量的水冻在厚厚的地下冰层，只有当火山活动时才有可能释放出来。
此外，火星上的绿黏土和火山灰，有利于植物生长；火星大气中有足够的二氧化碳气体，可提高植物光合作用的效能，使农作物获得比地球上更大的丰收。火星上到处都是氧化铁等氧化物质，可还原出氧气来。火星上有丰富的能源。如风能比地球上要丰富得多；火星上有地热能；还可利用二氧化碳和氢制造甲烷燃料；也可用重氢进行核发电等等。火星上有火山活动和水流冲击形成的各种金属富矿，比分布在月壤中的金属元素优越得多。通过探测火星土壤的成分、结构与分布，分析火星土壤中的水冰与气体组分，研究火星土壤的成因、表面气液流体与固体物质的相互作用和地质改造历史。
三、研究火星大气及气候特征
大约40亿年以前，火星与地球气候相似，也有河流、湖泊甚至可能还有海洋，未知的原因使得火星变成今天这个模样。探索使火星气候变化的原因，对保护地球的气候条件具有重大意义。火星有一个巨大的臭氧洞，太阳紫外线没遮拦地照射到火星上。可能这就是海盗1号、海盗2号未能找到有机分子的原因。火星研究有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果。现在的火星上只有稀薄的大气，但在30亿年前，火星的表面包围着厚厚的二氧化碳大气层。由于火星变冷，大部分二氧化碳都被土壤吸收起来。当人类完成改造火星第一步后，温暖的气候将使这些二氧化碳释放出来。通过对火星电离层、中性大气、磁层探测，以及火星表面的气象观测，研究火星的大气组成与结构、太阳辐射与火星大气和物理场的相互作用、火星表面的气候特征，探讨火星大气圈的演化历史。
四、研究火星地质特征、演化与比较行星学
比较行星学主要奠基于：大气外观测和一系列宇宙探测器获得的月球地质、构造、磁场以及自月球取回样品的分析资料；“水手”号、“金星”号、“火星”号、“海盗”号、“旅行者”号等行星际飞船获得的大量行星探测的科学资料；地球的研究成果；各种类型的研究结果。研究火星的地质概况可以了解火星的变化过程和地球与火星之间的区别与共性。作为火星探测计划的一部分，科学家希望理解风、水、火山作用、构造地质学、撞击坑等过程在形成和改变火星表面中的相关角色。比如，火星上有令人难以置信的巨大火山，其规模是地球上火山的10倍甚至100倍以上。这个不同点的解释就是火星地壳不像地球地壳一样运动，这意味着所有的岩浆汇集即成为一个非常巨大的火山。行星表面特征反映行星的内力成因和外力成因的地质活动，以及行星的地质演化历史。
类地行星（包括月球和木卫一）的主要地质活动可分为两组：内力过程，包括火山和构造作用；外力过程，包含大气和水的侵蚀及小天体的撞击成坑作用。火星环球监测者探测器最近发现了在火星上分布着大面积的岩石剩磁，这表明火星曾经有一个像地球一样的全球性的内禀磁场，当前火星具有多极子磁场。由于磁场通常表现为保护行星不受各种宇宙射线的伤害，这一发现暗示很可能发现火星表面曾经存在生命的猜想。对于远古磁场的研究对火星过去的内部结构、温度和组成也将提供重要信息。磁场的存在还表明火星曾经像地球一样充满生机。
火星上各种岩石的组成以及年龄测定。根据火星岩石类型与分布的探测，表明火星表面广泛分布玄武岩与安山岩，通过火星陨石的年龄确定，大致可以厘清火星历史事件的顺序。
