相對於地球和月球，人類對火星的研究還很淺，探測資料還很匱乏，基於現有資料得出的結論與火星真實環境的一致性具有很大的不確定性，這也是以往火星探測成功率低的根本原因，同時，我國沒有火星環境的第一手資料，只能透過廣泛查閱國外公開發表的文獻獲取相關資料，確定專案適用的環境引數項，量化環境引數及其不確定性，研究模擬火星環境進行地面試驗驗證的方法。

運載能力、發射視窗和等總體指標，通訊能力與發射能力、近火制動能量、航向、著陸區安全、中繼軌道、任務軌道、著陸機會、有效載荷工作模式和科學探索資料量等關鍵因素密切相關，透過對發射軌道和飛行軌道一體化設計的專項研究，完成了天地通訊、科學目標和有效載荷工作模式的最佳化、可靠發射等，進行綜合權衡和最佳化，保證整體指標的協調匹配和整體最佳化。

火星探測器飛行距離很遠，最遠距離是距地球4億公里；飛行時間長，地火轉場飛行10個月左右，環火探測2年左右；同時，由於地球、火星和探測器的相對運動以及地面站分佈的影響，溝通覆蓋整個空間，在探測環火期間，將經歷2天的雷電，通訊中斷長達30天。

測控訊號傳輸延時長，最短超過3min，最長23min，尤其是近火捕獲、兩器分離等決定任務成敗的軌道控制，從地面進行實時測量和控制干預的條件已不復存在，一旦發現問題，必須在極短的時間內根據自檢資訊進行自診斷。

兩器分離和安全升軌控制、長期自主管控策略和方法等專項研究和驗證，提高探測器自主能力，火星大氣的成分、密度和分佈與地球有很大不同，國外透過有限的探索獲得的相關資料樣本十分不足，因此相關模型具有很大的不確定性。

火星進入大氣層過程中的氣動力和氣動熱問題對氣動外形、結構和防熱設計至關重要，而我們相應的工程研究基礎幾乎為零，為此進行了大量的風洞試驗，從基礎資料積累入手，著陸巡視器標稱氣動和熱資料建立、氣動資料偏差分析等工作。

在此基礎上，進行了著陸艙的氣動外形結構和熱防護設計，但是火星的大氣密度極低，降落傘需要超音速才能開啟，降落傘設計的約束條件與返回地球衛星和載人航天工程中使用的約束條件有很大不同，火星降落傘必須完全從開始設計和驗證。