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温度低
零下200℃左右的环境温度挑战探测器性能
对火星探测器而言，这个星球的严寒是一大挑战。火星上的黑夜被称为“长火影”，环境温度达到-200℃左右，最长持续时间达8.8小时。一旦探测器顺利抵达火星轨道，它将面临7个长达8.8个小时的“长火影”。在此期间探测器将得不到太阳能量，环境温度低于零下200℃，过低的温度很可能将探测器“冻死”。只能让部分部件进入休眠状态，待离开“长火影”后，这些部件再被输电“唤醒”。美国“凤凰”号探测器就在火星的严冬中被“冻死”。针对“萤火一号”，上海科研人员曾在地面上做了大量试验，让“萤火一号”的太阳能帆板在-190℃时仍能顺利打开，在极端环境下也能进行“休眠—唤醒”作业。
此外，还需要解决探测器深冷温度环境下的控制问题以及部件的“超低剩磁”控制问题等，这些都是以前地球卫星、月球卫星没有遇到过的难题。
美国宇航局兰利研究中心的沃尔特—恩格伦德说：“我们每次发射探测器飞至火星总会获得一些经验，使未来的航天器更先进。我们现已掌握到火星大气层存在较大的变化，比地球大气层更富有动态变化。”
气压低
不到地球表面1%的低气压易形成全球性风暴
与地球相比，除了低气温，火星另一个突出的特点就是低气压——气压不到地球表面的1%。
紫金山天文台研究员王思潮在接受媒体采访时表示：“火星气压低，当太阳甫照地表时，大气便能快速增加动能，风速大，加上低重力，易形成强烈的风，卷起的狂沙形成尘暴，从太空可看到一片褐色尘云旋转、移动。甚至可能发展成全球性尘暴，将整个星球笼罩在尘雾之下。”
此外，因为火星地磁环境、地表性质、火星气候等都比较复杂，火星探测器随时有可能遭遇意外麻烦——空间碎片、太阳风暴的袭击等，一路充满了艰难险阻。
近两年，科学家通过研究发现，中国青藏高原及其邻近地区，如柴达木盆地、普若岗日冰原西侧、库姆塔格沙漠的风沙地貌与火星相似。在柴达木盆地的沙漠中有理想的类似火星线形沙丘、新月形沙丘和类似的空间组合关系，引起了科学家的浓厚兴趣。我国已于近日开始实施地球与火星风沙地貌的对比研究。