2024年全国青少年航天创新大赛航天知识竞赛试题及答案

2024年全国青少年航天创新大赛航天知识竞赛试题及答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.中国首枚具备“智慧火箭”特征的运载火箭是（）。A.长征二号FB.长征五号BC.长征八号D.长征十一号答案：C（长征八号具备故障诊断、自主轨道规划等智能功能，是我国首枚“智慧火箭”）2.嫦娥六号任务实现了人类首次在（）区域开展采样返回。A.月球正面风暴洋B.月球背面南极艾特肯盆地C.月球正面雨海D.月球背面冯·卡门撞击坑答案：B（嫦娥六号选择月球背面南极艾特肯盆地，该区域月壤可能保留更古老的月球形成信息）3.天问一号任务中，“祝融号”火星车的主要科学目标不包括（）。A.探测火星土壤成分B.研究火星地质结构C.寻找火星生命存在证据D.分析火星大气成分答案：C（我国首次火星探测任务以“绕、落、巡”为主，未明确包含生命探测目标）4.国际空间站（ISS）的主要供电系统是（）。A.核反应堆B.太阳能电池阵C.燃料电池D.化学电池答案：B（ISS依赖大面积柔性太阳能电池阵提供电力）5.2023年，我国成功发射的“澳门科学一号”卫星主要用于（）。A.空间环境探测B.陆地资源普查C.海洋动态监测D.引力波探测答案：A（“澳门科学一号”是我国首颗由地方与高校联合研制的空间科学卫星，聚焦磁场与粒子探测）6.火箭发射时，尾部产生的“白色烟雾”主要是（）。A.燃料燃烧生成的二氧化碳B.高温燃气遇冷液化的水蒸气C.火箭外壳涂料蒸发产物D.推进剂未完全燃烧的残留物答案：B（火箭发射时，低温推进剂（如液氢液氧）蒸发的气体遇冷空气中的水蒸气液化，形成白色雾团）7.下列关于“天舟”系列货运飞船的描述，错误的是（）。A.采用模块化设计，具备全密封、半开放、全开放三种构型B.可携带推进剂为空间站补加燃料C.载货比（货物重量/飞船总重量）全球领先D.与空间站对接后需航天员手动解锁货物答案：D（天舟货运飞船与空间站对接后，货物可通过自动解锁系统释放，航天员仅需搬运）8.2024年计划发射的“鹊桥二号”中继卫星将服务于（）。A.嫦娥七号月球南极探测任务B.天问二号小行星探测任务C.神舟十八号载人飞行任务D.夸父二号太阳探测任务答案：A（鹊桥二号将作为嫦娥七号等后续月球背面任务的通信中继平台）9.下列哪项不是卫星导航系统（GNSS）的组成部分？（）A.空间段卫星B.地面监控站C.用户接收终端D.深空探测天线答案：D（深空探测天线属于深空测控网，与卫星导航系统无关）10.月球表面昼夜温差极大（约180℃至120℃），主要原因是（）。A.月球自转周期长（约27天）B.月球没有大气层保温C.月球轨道偏心率大D.月球表面反射率高答案：B（大气层的缺失导致月球无法通过大气对流和保温作用调节温度）11.我国首颗探日卫星“夸父一号”的科学目标是（）。A.探测太阳黑子活动与日冕物质抛射B.研究太阳风对地球磁场的影响C.测量太阳内部核反应速率D.监测太阳耀斑对卫星的辐射损伤答案：A（夸父一号聚焦“一磁两暴”，即太阳磁场、耀斑爆发和日冕物质抛射）12.火箭推进剂中，液氢（LH2）和液氧（LOX）组合的优势是（）。A.密度大，储箱体积小B.比冲高（单位质量推进剂产生的推力大）C.成本低，易于储存D.燃烧产物无污染答案：B（液氢液氧推进剂比冲约450秒，远高于常规化学推进剂）13.下列关于“空间站再生生保系统”的描述，正确的是（）。A.仅能回收航天员呼出的二氧化碳B.可将尿液、汗液转化为饮用水C.依赖地面定期补给氧气D.主要通过电解月壤制取氧气答案：B（我国空间站再生生保系统实现了水、氧气的循环利用，尿液、汗液经处理后可重新饮用）14.2023年，美国“阿尔忒弥斯1号”任务的主要目标是（）。A.载人重返月球B.测试“猎户座”飞船绕月能力C.建立月球永久基地D.发射月球车开展巡视探测答案：B（阿尔忒弥斯1号是无人绕月测试任务，为后续载人任务奠定基础）15.下列哪颗卫星属于“遥感卫星”？（）A.北斗三号GEO卫星B.风云三号E星C.墨子号量子科学实验卫星D.实践二十一号卫星答案：B（风云系列是气象遥感卫星，用于大气、云系监测）16.火箭发射时，“发射窗口”的确定不考虑（）。A.目标轨道的位置B.天气条件C.地面测控站覆盖范围D.航天员的作息时间答案：D（发射窗口主要由轨道力学、气象、测控覆盖等因素决定，与航天员作息无关）17.月球样品“月壤”与地球土壤的主要区别是（）。A.不含有机物质B.颗粒更细腻C.含水量更高D.磁性更强答案：A（月壤形成于无生命、无大气的环境，不含地球土壤中的有机质）18.我国“捷龙”系列火箭的定位是（）。A.重型运载火箭B.固体燃料商业火箭C.载人航天专用火箭D.深空探测火箭答案：B（捷龙系列是固体运载火箭，主打商业微小卫星快速发射市场）19.下列关于“空间碎片”的描述，错误的是（）。A.主要包括失效卫星、火箭残骸等B.直径大于10厘米的碎片可被地面雷达监测C.会对航天器造成碰撞风险D.可通过激光武器全部清除答案：D（空间碎片数量庞大，激光清除仅适用于特定尺寸，无法全部处理）20.2024年，我国计划实施的“嫦娥七号”任务将重点探测（）。A.月球内部结构B.月球南极永久阴影区水冰C.月球表面火山活动D.月球磁场分布答案：B（嫦娥七号将在月球南极寻找水冰资源，为后续载人驻留提供支持）二、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.我国首型捆绑式运载火箭是______，于1988年首飞。答案：长征二号E（长二捆）2.嫦娥五号带回的月壤样品中，检测到______（一种高效核聚变燃料）的含量，未来可作为清洁能源。答案：氦33.神舟十七号乘组的任务之一是开展“空间辐射生物学”实验，研究太空______对生物DNA的影响。答案：高能粒子辐射4.火星的大气主要成分是______（占比约96%），因此地表呈红色（氧化铁）。答案：二氧化碳5.我国“羲和号”卫星是全球首颗______探测专用卫星，实现了太阳Hα谱线的高分辨率成像。答案：太阳Hα波段6.火箭的“比冲”是衡量推进效率的关键指标，单位是______（填写物理量单位）。答案：秒（或牛·秒/千克）7.2023年，我国成功发射的“张衡二号”卫星主要用于______监测，辅助地震预测研究。答案：电离层与地磁场8.国际天文学联合会（IAU）将月球背面的一座撞击坑命名为“______”，以纪念中国明代航天先驱万户。答案：万户坑9.空间站的“机械臂”除了辅助舱段对接，还可用于______（列举一项功能）。答案：航天员出舱辅助、设备搬运、轨道碎片清理（任意一项即可）10.2024年，我国计划发射的“天问二号”任务将探测______（天体名称），并实施采样返回。答案：近地小行星2016HO3三、判断题（共10题，每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.火箭的“多级分离”是为了减轻重量，提高最终速度。（）答案：√2.卫星的“太阳同步轨道”是指轨道平面与太阳光线始终保持固定角度，适用于气象、遥感卫星。（）答案：√3.航天员在空间站内不需要穿航天服，因为舱内气压与地面相同（约1个标准大气压）。（）答案：√4.月球的“潮汐锁定”现象导致其永远以同一面朝向地球。（）答案：√5.火箭发射时，“倒计时3、2、1”结束后，发动机点火，火箭立即垂直上升。（）答案：×（部分火箭会先“摆杆”调整方向，或短暂“Hold”检查状态后再上升）6.我国“实践”系列卫星主要用于新技术验证，例如“实践二十号”验证了量子通信技术。（）答案：×（实践二十号验证了东方红五号卫星平台，量子通信主要由“墨子号”完成）7.火星的一天（太阳日）约为24小时37分，与地球接近，因此被称为“类地行星”。（）答案：√8.空间站的“微重力环境”是指完全没有重力，物体处于悬浮状态。（）答案：×（微重力是指重力加速度远小于地面，约为地球表面的1/10000，并非完全无重力）9.2023年，我国“快舟”系列火箭实现了“移动发射”，可在公路或海上平台发射。（）答案：√10.卫星的“轨道高度越高”，运行速度越快（根据开普勒定律）。（）答案：×（轨道高度越高，运行速度越慢，如同步轨道速度约3.07km/s，近地轨道约7.9km/s）四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述火箭采用“多级设计”的主要原因。答案：火箭多级设计的核心目的是提高运载效率。火箭发射时需携带大量推进剂，随着飞行高度增加，燃料逐渐消耗，第一级完成任务后脱离，减轻剩余部分重量；后续级别的发动机在更优的环境（如高空低气压）中工作，减少能量损失。多级设计通过逐步丢弃无用结构，使最终有效载荷获得更高速度，突破单级火箭的“齐奥尔科夫斯基极限”（仅靠单级无法达到宇宙速度）。2.嫦娥六号选择月球背面采样返回的科学意义是什么？答案：月球背面南极艾特肯盆地是太阳系最大、最古老的撞击盆地之一，其月壤可能保留了月球形成早期（约40亿年前）的原始物质，未受地球潮汐影响的扰动，对研究月球岩浆演化、太阳系撞击历史具有不可替代的价值。此外，月球背面是射电天文观测的“净土”（无地球无线电干扰），未来可建立观测站，嫦娥六号的成功为后续科学探测奠定了技术基础。3.空间站为什么需要“再生生保系统”？其核心技术包括哪些？答案：长期载人航天任务中，地面补给成本极高（如国际空间站每年需约40吨物资），再生生保系统通过循环利用航天员代谢产物（如尿液、汗液、呼出的二氧化碳），可大幅降低补给需求。核心技术包括：①尿液/汗液的蒸馏、过滤与净化（水再生）；②电解水制氧（将水分解为氧气和氢气）；③二氧化碳的收集与还原（通过萨巴捷反应或电解，将CO₂转化为水和甲烷）；④微生物控制（防止再生过程中细菌污染）。4.简述“北斗三号”全球卫星导航系统与GPS的主要区别。答案：①星座布局：北斗采用“GEO（静止轨道）+IGSO（倾斜同步轨道）+MEO（中圆轨道）”混合星座，GPS仅MEO；②服务功能：北斗具备短报文通信（用户可发送1000字以内信息），GPS无此功能；③定位精度：北斗全球定位精度优于2.5米（局部区域可达1米），与GPS相当；④信号频率：北斗使用B1、B2、B3三个频点，支持多频融合定位，抗干扰能力更强；⑤系统兼容性：北斗支持与GPS、伽利略等系统的兼容互操作。5.为什么火星探测任务常选择“霍曼转移轨道”？其发射窗口有何特点？答案：霍曼转移轨道是连接两个行星轨道的最省能量椭圆轨道，仅需两次发动机点火（脱离地球轨道、进入火星轨道），燃料消耗最少。由于地球与火星的公转周期不同（地球1年，火星约1.88年），两者相对位置每26个月出现一次最佳发射窗口（此时霍曼转移所需能量最低），因此火星探测任务通常每26个月集中发射（如2020年的天问一号、毅力号均属此窗口）。五、案例分析题（共2题，每题10分，共20分）案例1：2024年，我国计划实施嫦娥七号任务，将在月球南极开展“着陆+巡视+飞跃探测”，携带“飞跃器”（类似无人机）对永久阴影区进行探测。问题：（1）月球南极永久阴影区的环境特点是什么？（2）“飞跃器”需要解决哪些技术挑战？答案：（1）月球南极永久阴影区因地形（如撞击坑深沟）长期无阳光照射，温度极低（约240℃），可能存在水冰（以固态形式稳定存在）；该区域无大气，表面覆盖高浓度月壤，地形复杂（多陨石坑、断崖）。（2）技术挑战包括：①能源供应：阴影区无阳光，无法依赖太阳能，需采用同位素温差电池（RTG）或微型核电池；②导航控制：无卫星信号（月球无全球导航系统），需通过地形匹配、激光雷达自主定位；③低温适应性：材料需耐受240℃极端低温，电子设备需加热保温；④动力系统：月球重力约为地球1/6，“飞跃器”需轻量化设计，推进剂需在低温下稳定工作；⑤通信中继：需依赖鹊桥二号中继星，确保与地面的实时通信。案例2：2023年，SpaceX“星舰”完成第二次轨道试飞，实现了“超重型助推器”与飞船的分离、飞船再入大气层等关键技术验证，但最终因发动机故障未能完成绕轨飞行。问题：（1）“星舰”的设计目标是什么？（