在中国首次自主火星探测任务中，中国科学院上海技术物理研究所（简称：上海技物所）负责研制火星表面成分探测仪和火星矿物光谱分析仪两个有效载荷。
“天问一号”火星探测器，由环绕器和着陆巡视器组成，其中着陆巡视器又由进入舱和火星车组成，火星车配置了多种科学载荷，在着陆区开展巡视探测。
上海技物所副所长舒嵘研究员告知，这两个载荷一个在火星车上，一个在环绕器上，都是围绕矿物成分探测的，这两台设备相较嫦娥四号上的对应设备而言，既有继承，又有拓展。
其中，火星表面成分探测仪是火星车上的主要有效载荷之一，它结合主动激光诱导击穿光谱探测和被动短波红外光谱探测技术，将对着陆区的火星表面元素、矿物和岩石开展高精度的科学探测，这对研究火星的形成、地质的长期演变过程等具有重要的科学意义。
舒嵘介绍，这个载荷增加的难度是：火星车晚上过夜，仅有极少的电功率提供给舱外载荷保温；载荷探头裸露在舱外，在早晚大温差中要经历低温存储阶段，然后白天还要工作。
上海技物所研究员徐卫明介绍，为了让这台载荷不会被“冻坏”，研制人员选择了特殊材料，让它能扛得住夜晚零下130摄氏度的低温，“设计环境温度为零下130摄氏度，多层材料包裹后，载荷的环境温度大概是零下100摄氏度。”
白天30摄氏度，夜晚零下130摄氏度，徐卫明介绍，这台载荷至少需要在这样的环境下工作几个月。
而另一台矿物探测的载荷是火星矿物光谱分析仪，它采用推帚式成像、多元实时动态融合的总体技术方案，突破红外背景抑制等关键技术。这台光谱分析仪通过获取火星表面可见光谱段至中波红外宽谱段(400纳米至3400纳米)的光谱成像数据，为火星表面物质成分调查分析的科学探测任务提供数据。
上海技物所研究员何志平介绍，这台载荷的挑战是要如何看得更精、更准，“我们在技术上是有选择的，所谓看‘精’，是指探测谱段更精细，从可见光至中波红外，不仅总谱段更宽，且有576个通道，更细致；所谓更‘准’，就是仪器具备更高灵敏度且定标更准确，确保这些返回的光谱数据的质量和可靠性。”
