6.10 火星探测-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第6章 万有引力与航天 第6.10 讲 火星探测 【知识点精讲】 火星是太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序排列为第四颗。在太阳系八大行星之中，火星也是除了金星以外，距离地球最近的行星。火星探测是指人类通过向火星发射空间探测器，对火星进行的科学探测活动。大约每隔26个月就会发生一次火星冲日，地球与火星的距离在冲日期间会达到极近值，通常只有不足1亿千米，而在火星发生大冲时，这个距离甚至不足6000万千米。火星冲日意味着这时可以使用较小花费将探测器送往火星，因此人类的火星探测活动通常也会每隔26个月出现一次高潮。 到目前为止，火星是除了地球以外人类了解最多的行星，已经有超过30枚探测器到达过火星，它们对火星进行了详细的考察，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。火星赤道平面与公转轨道平面的交角非常接近于地球，这使它也有类似地球的四季交替，同时，火星的自转周期为24小时37分，这使火星上的一天几乎和地球上的一样长。 人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史。几乎就在人类刚刚有能力挣脱地球引力飞向太空的时候，第一个火星探测器也开始了它的旅程。最早期的探测器几乎都失败了，而火星探测也就是在一次又一次的失败中不断前进。1960年10月10日，苏联向火星发射了第一枚探测器。紧接着就在四天以后，即1960年10月14日第二枚火星探测器升空。然而这两枚火星探测的先行者却连地球轨道都没能到达。1962年10月24日，当火星又一次运行到合适的位置时，苏联的第三枚火星探测器升空了，然而这次它也是仅仅到达了环绕地球轨道而已。1962年11月1日，苏联向火星发射了火星1号，这枚探测器成功进入了前往火星的轨道，并且计划于1963年6月19日到达火星，然而当1963年3月21日它飞行到距离地球1.06亿千米的距离时，却与地面永远失去了通信联系。三天以后，即1963年3月24日苏联的又一枚探测器升空，这枚探测器同样面临着失败的命运，仅仅到达环绕地球轨道，此后火箭未能再次成功点火，两个月后堕入地球大气层烧毁。1964年，美国也先后向火星发射了两枚探测器：水手3号和水手4号。水手3号于12月5日发射升空，是美国发射的第一枚火星探测器，然而探测器的保护外壳未能按预定计划成功与探测器分离，导致探测器偏离轨道，最终导致发射失败。水手4号于12月28日发射升空，这是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器，水手4号于1965年7月14日在火星表面9800千米上空掠过火星，向地球发回了21张照片，此后又在环绕太阳轨道上花费三年时间对太阳风进行探测。水手4号发回的数据表明火星的大气密度远比此前人们认为的稀薄。 苏联也于1964年11月30日再次向火星发射了探测器，但是这枚探测器再次以失败告终，它虽然最终到达了火星附近，但是却没有能够向地球发回任何数据。1969年美国向火星发射了水手6号和水手7号。前者于2月24日发射升空，7月31日抵达火星。后者于3月27日发射升空，8月5日抵达火星。这两枚探测器携带有更先进的仪器和通讯设备，它们成功掠过火星，对火星大气成分进行分析，并发回了大量照片。苏联也于1969年向火星发射了两枚探测器，然而这次甚至比此前的情况更加糟糕，第一枚探测器在发射后7分钟因发动机故障发生爆炸，而另一枚探测器发射后不到1分钟就坠向了地面。 1971年，美国向火星发射了两枚探测器，尝试进入火星轨道，环绕火星飞行，以获取火星的高清晰照片。5月8日，水手8号发射升空，几分钟后因火箭故障坠入了大西洋。5月30日，水手9号发射升空，这是有史以来第一枚成功进入环绕火星轨道的探测器，取得了空前的成功。水手9号于1971年11月14日到达火星，在火星轨道上工作了将近一年之久，发回了7329张照片，覆盖了火星表面超过80%的部分，同时还对火星的两颗卫星进行了探测。苏联在1971年向火星发射了三枚探测器。第一枚探测器于5月10日发射，包括一个轨道器和一个着陆器，尝试在火星表面着陆，但实际上它仅仅到达了环绕地球轨道，按照计划，探测器应该在地球轨道上停留1.5小时，然后点火向火星进发，但是由于失误，结果它的计时器要等上1.5年向火箭发出这个点火指令，这枚探测器后来被称为宇宙419号，因为苏联事后否认这枚探测器将要前往火星。火星2号和火星3号是苏联当年发射的另外两枚火星探测器，与宇宙419号的设计几乎完全相同，分别于5月19日和5月28日发射升空，火星2号着陆器于12月27日到达火星后不久便与地球失去了联系，轨道器运行了约8个月，而火星3号的轨道器没