2025年大学《空间科学与技术》专业题库- 科技驱动下的太空探索

2025年大学《空间科学与技术》专业题库——科技驱动下的太空探索考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题选项中，只有一项是最符合题目要求的。请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.下列哪项技术突破是阿波罗登月计划得以成功实施的关键因素之一？A.晶体管计算机的广泛应用B.液氧煤油火箭发动机的发明C.卫星导航定位系统的普及D.载人航天器的生命保障系统2.在现代深空探测任务中，用于远距离测控和数据传输的主要通信方式是？A.微波通信B.红外光通信C.激光通信D.甚高频通信3.能够穿透云层、烟雾，并能获取目标热辐射信息的遥感传感器主要利用哪种物理原理？A.光学折射B.电磁波吸收C.红外辐射D.核磁共振4.空间站作为长期太空基地，其核心的技术挑战之一是？A.载人运载火箭的可靠性B.航天员的长期失重生理影响及防护C.地球同步轨道的维持成本D.太阳能电池板的效率5.下列哪个空间探测任务的主要科学目标是直接取样分析火星地表物质的成分？A.“旅行者”号B.“火星勘测轨道飞行器”C.“好奇号”火星车D.“帕克”太阳探测器6.“天问一号”火星探测任务中，采用“绕、着、巡”三步走策略，其背后的主要技术考量是？A.提高任务的政治象征意义B.优化能源供应和任务效率C.增加任务的科学探测点D.满足公众的多样化需求7.旨在通过部署大型太阳电池阵列和行星际飞船，实现能量和物质在地球与太阳之间转换的构想，通常被称为？A.空间太阳能电站B.小行星采矿C.可重复使用运载火箭D.载人登火计划8.导致近地轨道空间碎片数量增加，并对在轨航天器构成威胁的主要人为因素是？A.太阳活动释放的高能粒子B.自然发生的流星体撞击C.空间任务结束后产生的废弃物体及碰撞碎屑D.地球大气层的不稳定9.下列哪项技术进展被认为是推动商业航天产业发展的重要里程碑？A.液氢液氧推进剂的应用B.可重复使用运载火箭发动机的研制成功C.氦-3核聚变反应堆的演示验证D.高精度惯性测量单元的制造10.为了克服深空探测中通信时延巨大（光秒级）的问题，未来可能的技术解决方案包括？A.提高现有通信频率B.发展自主智能决策的无人航天器C.减少航天器携带的燃料量D.建立地月空间激光链路二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上。）1.能够记录和重现图像信息的遥感传感器主要基于__________效应。2.空间探测器从地球出发，经过一段时间的航行，到达目标天体附近，通过变轨进入环其运行的轨道，这一过程通常被称为__________。3.太空探索活动中，用于精确测量航天器姿态（指向）的关键部件是__________。4.为了减轻航天器在发射和运行过程中承受的剧烈振动和冲击，通常采用__________材料和结构设计。5.空间环境中的高能带电粒子主要来源于__________和太阳活动。6.“嫦娥”探月工程中，实现月球软着陆的关键技术之一是__________技术。7.利用卫星在轨对地球表面及其大气圈进行观测和获取信息的科学领域，被称为__________。8.推动航天器在太空中前进的力主要来源于__________的喷射。9.随着探测目标的距离越来越远，深空探测任务对通信系统的带宽和功率提出了__________的要求。10.目前人类发射的空间探测器已经抵达太阳系的__________层，甚至开始迈向星际空间。三、名词解释（每小题4分，共20分。请给出下列名词的准确定义。）1.空间探测器（SpaceProbe）2.轨道机动（OrbitalManeuver）3.微重力（Microgravity）4.空间碎片（SpaceDebris）5.可重复使用运载火箭（ReusableLaunchVehicle）四、简答题（每小题6分，共30分。请简要回答下列问题。）1.简述红外遥感技术相对于可见光遥感技术的主要优势。2.为什么载人航天器需要比无人航天器拥有更完善的生命保障系统？3.简述影响深空探测任务成功的关键技术因素有哪些。4.简述发展可重复使用运载火箭的重要意义。5.简述空间太阳能电站面临的的主要技术挑战。五、论述题（10分。请就下列问题展开论述。）结合具体事例，论述通信与测控技术作为关键使能技术，在推动人类太空探索活动向更深、更远、更复杂方向发展中的作用。试卷答案一、选择题1.A2.A3.C4.B5.C6.B7.A8.C9.B10.B二、填空题1.光电2.抵近（或捕获）3.惯性测量单元与星敏感器（或其组合系统）4.复合（或泡沫）5.宇宙射线6.惯性制导7.遥感（或对地观测）8.推进剂（或火箭发动机）9.高10.外围（或柯伊伯带）三、名词解释1.空间探测器（SpaceProbe）：指发射到地球大气层以外，用于对宇宙空间、行星、卫星等天体进行探测、研究或进行星际飞行的无人航天器。2.轨道机动（OrbitalManeuver）：指航天器通过改变自身速度（大小和方向）来改变其轨道参数（如轨道高度、偏心率等）的飞行操作。3.微重力（Microgravity）：指航天器内部物体所受到的引力效应被大大削弱的状态，通常指比地面重力加速度小三个数量级（10⁻⁴g量级）的环境，常称为“人造重力”或“失重”。4.空间碎片（SpaceDebris）：指在太空中运行的非功能卫星、火箭残骸、卫星部件、因碰撞产生的碎屑等，对在轨航天器构成威胁的人造物体。5.可重复使用运载火箭（ReusableLaunchVehicle）：指发射后能够部分或全部重复使用的运载火箭，其主要部件（如箭体、发动机）可在任务后进行检查、维护和升级，再次执行发射任务，以降低发射成本。四、简答题1.简述红外遥感技术相对于可见光遥感技术的主要优势。*穿透能力：红外辐射可以穿透云、雾、烟尘等光学不透明介质，而可见光波长短，易被这些介质散射和吸收，因此红外遥感在恶劣天气条件下仍有较好的探测能力。*全天候工作：许多地物和大气成分在不同温度下会发出特征红外辐射，即使在没有太阳光照的夜晚或阴影区域，也能进行探测，实现全天候监测。*探测特定物质：不同物质对红外辐射的吸收和发射特性不同，红外遥感可以有效区分不同地物类型（如植被、土壤、水体）或探测特定气体成分（如二氧化碳、甲烷）。2.为什么载人航天器需要比无人航天器拥有更完善的生命保障系统？*生存需求：载人航天器必须为航天员提供维持生命所必需的环境，包括适宜的大气成分（氧气、压力）、温度、湿度、压力，并保护航天员免受真空、辐射、微流星体等有害环境的伤害。*健康与安全：生命保障系统需确保航天员的生理健康和安全，处理代谢产物（水、二氧化碳），提供可食用的食物和饮用水，应对突发医疗状况。*心理需求：虽然不是直接的生命保障，但稳定、舒适的环境有助于维持航天员的心理健康，保障任务的顺利进行。3.简述影响深空探测任务成功的关键技术因素有哪些。*高效可靠的运载火箭技术：决定了探测器能否顺利进入预定轨道并抵达目标天体。*精确的轨道设计与管理技术：包括地火转移、行星捕获、轨道insertion等，直接影响任务时间和能量消耗。*长寿命、高可靠性的航天器设计：航天器必须在深空恶劣环境（辐射、温度、微重力）下长期稳定工作。*先进的姿态确定与控制技术：确保探测器精确指向目标，优化科学观测和通信。*远距离测控通信技术：克服光秒级的巨大时延，实现可靠的数据传输和指令控制。*自主导航与智能控制技术：在地面支持有限或不可用时，探测器能自主完成部分导航、决策和控制任务。*有效的科学载荷与探测技术：实现预定的科学目标，获取有价值的数据。4.简述发展可重复使用运载火箭的重要意义。*大幅降低发射成本：可重复使用部件（特别是箭体和发动机）可显著减少每次发射的制造成本，提高进入太空的性价比。*提高发射灵活性与频率：缩短发射准备时间，增加发射次数，提升航天任务的响应速度和任务密度。*减少空间垃圾：相比一次性火箭，可重复使用火箭产生的废弃物大幅减少，有利于缓解空间碎片问题。*促进商业航天发展：更低的发射成本将降低商业发射门槛，激发商业航天活力，推动太空经济繁荣。*提升战略威慑能力（对于军事航天）：可快速、灵活地将航天器部署到轨道。5.简述空间太阳能电站面临的的主要技术挑战。*高效、轻质的太阳能电池技术：需要能在太空恶劣环境下长期稳定工作，并具有足够高的转换效率。*大型结构设计与制造技术：建造和发射大型、可展开的太阳能收集阵列和支撑结构，技术难度大、成本高。*高功率无线能量传输技术：实现从太空电站到地面接收站的efficient、安全、低损耗的激光或微波能量传输，是核心难点。*轨道保持与姿态控制技术：确保太阳能阵列始终面向太阳，并将能量精确传输到地面。*地面接收与转换技术：建造大尺寸、高精度的地面接收装置，并将接收到的能量高效转换为民用或工业用电。*环境适应性与安全性：应对空间天气、轨道碎片等威胁，确保系统长期安全稳定运行。五、论述题结合具体事例，论述通信与测控技术作为关键使能技术，在推动人类太空探索活动向更深、更远、更复杂方向发展中的作用。通信与测控技术是连接地面上控制中心与远在太空中的航天器的生命线，是衡量一个国家航天实力的重要标志，也是推动人类太空探索活动不断拓展深度、广度和复杂性的关键使能技术。首先，在拓展探测深度方面，通信与测控技术实现了对深空探测器的远距离指挥与控制。随着探测器飞离地球越远，信号传播的时间延迟（光秒级）就越长。例如，“旅行者1号”距离地球已达数十亿公里，其信号往返需要数小时甚至更长时间。这就要求发展高精度、长距离的测控链路，如深空网络（DSN）的建设，以及先进的自主导航与遥操作技术。没有强大的通信与测控能力，人类无法对深空探测器进行实时干预和精确轨道修正，也就无法实现向太阳系外围（如奥尔特云、柯伊伯带）甚至星际空间的探测。通信技术还必须具备足够高的带宽，才能传输来自深空探测器携带的科学载荷（如高分辨率相机、光谱仪）获取的大量数据，让科学家得以分析遥远天体的信息。其次，在拓展探测广度方面，先进的通信与测控技术支持了更大规模、更多目标的太空探测任务。例如，对太阳系的探索不再局限于少数几个行星，而是扩展到对多个行星、卫星、小行星进行同时或序列探测。这需要更强大的测控资源来支持多任务并行管理，以及更可靠的通信系统确保各探测器之间、探测器与地面之间的信息交互。同时，通信技术的发展使得从地球对近地轨道卫星进行高分辨率遥感和在轨服务操作成为可能，极大地扩展了人类在近地空间的活动范围和能力。例如，利用激光通信技术进行高带宽数据传输，可以支持对地观测卫星实时传输高清图像，服务于气象预报、环境监测、资源勘探等。再者，在提升探测复杂度方面，通信与测控技术是实现复杂空间科学实验和在轨操作的基础。载人航天任务，如空间站和月球基地的建设与运营，对