2025年大学《空间科学与技术》专业题库- 未来空间站的建设

2025年大学《空间科学与技术》专业题库——未来空间站的建设考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题后括号内）1.下列哪个选项不属于国际空间站（ISS）为后续大型空间站建设提供的经验教训？（A）长期在轨居住的健康风险；（B）模块化组装的复杂性；（C）国际合作的政治协调难度；（D）太阳能光伏发电技术的成熟应用。2.对于未来深空探测任务，空间站作为中继站的主要优势在于？（A）提供大量乘员进行实地操作；（B）具备强大的轨道机动能力；（C）降低深空探测器与地球的通信延迟；（D）直接进行资源原位利用。3.提高空间站能源系统效率的关键技术方向之一是？（A）开发更大尺寸的太阳能电池板；（B）提高能量储存系统的密度和寿命；（C）降低轨道维持所需的燃料消耗；（D）增强人工重力模拟效果。4.在未来空间站的辐射防护设计中，以下哪种材料或方法通常被认为效果最好但实现难度较大？（A）增加舱壁厚度；（B）使用主动屏蔽系统（如注入反物质）；（C）采用高性能轻质防护材料；（D）利用空间站的轨道运动规避高能辐射带。5.下列哪项技术被认为是实现大型空间站在轨建造的核心环节？（A）生命维持系统的闭环循环；（B）自动化、智能化的机器人操作与组装；（C）高效的乘员舱外活动支持；（D）先进的人工重力模拟。6.月球空间站相较于近地空间站，在资源利用方面最具潜力的资源是？（A）稳定的太阳光能；（B）丰富的液态水；（C）高浓度的氧气；（D）易于获取的金属矿产。7.以下哪个选项不是未来空间站可能面临的重大技术挑战？（A）长期闭环生命保障系统的稳定性；（B）微重力环境下材料的劣变；（C）地面与空间之间的高效物资运输；（D）地面观测站的选址与建设。8.关于未来空间站的多学科交叉研究，以下描述错误的是？（A）空间生物学研究可能为人类抗衰老提供新思路；（B）材料科学在空间站微重力环境下得到充分验证；（C）空间站是进行纯理论数学研究的最优场所；（D）空间物理观测有助于深化对宇宙起源的理解。9.空间站建设涉及的国际合作，其核心驱动力通常包括？（A）技术保密与国家安全；（B）成本分摊与资源共享；（C）单一国家的技术垄断；（D）减少国际政治摩擦。10.随着空间站活动日益频繁，以下哪个伦理或法律问题日益凸显？（A）空间垃圾的产生与处理责任归属；（B）空间站内个人隐私的保护；（C）所有空间资源无偿分配；（D）外星生命接触的沟通协议。二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上）1.未来空间站可能采用多种轨道，除了常见的低地球轨道（LEO），还包括______轨道和______轨道等。2.为了解决长期太空飞行的生理适应问题，未来空间站可能探索______技术，模拟地球重力环境。3.空间站的生命保障系统需要实现水、二氧化碳和______的高度闭合循环。4.空间站的建设和运营需要强大的______系统，包括推进、能源、导航和通信等分系统。5.国际空间站的经验表明，长期在轨居住对宇航员的______和______影响显著。6.利用小行星资源是未来空间站______的重要途径之一，可能涉及在轨开采和加工技术。7.空间站作为科研平台，其独特的______环境为物理、生物、天文等众多学科提供了研究对象。8.空间站的建设不仅是技术挑战，也涉及到复杂的______和______问题。9.随着商业航天的发展，未来空间站可能迎来更多的______参与，形成多元化的应用生态。10.空间活动产生的______和______是未来需要重点关注和治理的问题。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述未来空间站可能具备的几种主要功能。2.比较在轨建造空间站与一次性发射大型空间站的优缺点。3.简述实现空间站长期闭环生命保障系统面临的主要技术难点。4.提出未来空间站可能采用的三种不同构型设计理念，并简述其特点。四、论述题（每题10分，共30分。请结合所学知识，深入分析和阐述下列问题）1.论述发展未来空间站所面临的主要技术挑战及其可能的解决方案。2.结合国际空间站的合作模式，探讨未来大型空间站开展国际合作可能面临的机遇与挑战。3.分析未来空间站的建设与应用可能带来的潜在社会经济效益，并讨论其可能引发的社会伦理问题。---试卷答案一、选择题1.D2.C3.B4.B5.B6.B7.D8.C9.B10.A二、填空题1.偏离轨道/轨道转移2.人工重力3.氧气4.总体控制5.健康/心理6.资源利用7.微重力8.政治/法律9.商业/私人10.空间垃圾/空间环境三、简答题1.未来空间站可能具备的几种主要功能：*科学研究平台：进行微重力物理、空间生命科学、天文观测、地球系统科学等前沿研究。*技术试验场：验证和改进适用于太空环境的先进技术，如新材料、生命保障系统、推进技术、机器人技术等。*深空探测中继站/前哨：作为前往月球、火星等深空目标的基地、中继通信站或资源中转站。*太空资源利用基地：探索和利用月球、小行星等天体的资源。*太空旅游与教育中心：为太空旅游提供平台，并作为面向公众的太空科普教育基地。*国际合作的桥梁：促进多国在空间领域的交流与合作。2.比较在轨建造与一次性发射大型空间站的优缺点：*在轨建造：*优点：成本相对较低（分批发射，避免一次性发射巨大载荷的风险和成本）；可以根据需求逐步扩展和升级空间站；技术验证更充分，风险分散。*缺点：建造周期长；需要高水平的自动化组装和对接技术；在轨建造过程中的管理复杂；对发射窗口和轨道控制要求高。*一次性发射大型空间站：*优点：建造周期短；可以快速实现大型空间站的完整功能；整体设计和集成在地面完成，系统相对稳定。*缺点：发射成本极高，技术风险集中；一旦发射失败损失巨大；大型模块的发射、运输和对接难度大；不易扩展和升级。3.实现空间站长期闭环生命保障系统面临的主要技术难点：*水循环：实现高效率的二氧化碳去除、水蒸发和冷凝回收，达到极高的闭合率（>95%甚至更高）。*大气循环：氧气、氮气等组分的精确控制与分离回收，保持空气成分适宜且稳定。*废物处理与资源化：对宇航员排泄物、食品包装废料等进行高效处理，实现部分物质（如水、肥料）的回收利用。*微生物控制：防止密闭环境中微生物过度繁殖对乘员健康和设备造成威胁。*系统集成与控制：将水、气、废料处理等子系统高效集成，实现自动化、智能化的运行与控制。4.未来空间站可能采用的三种不同构型设计理念及其特点：*核心舱式构型：以一个或多个大型核心舱为中心，周围连接多个功能舱段。特点：结构相对简单，易于管理和维护，扩展性较好。例如，国际空间站（ISS）采用类似构型。*桁架式构型：由中心桁架梁连接多个节点和功能模块，呈框架结构。特点：长度和布局灵活，可搭载大量实验设备，但结构复杂性高，对对接精度要求高。*旋转轮式构型：利用轮体旋转产生人工重力环境，舱内空间开阔。特点：可提供类似地球的重力感受，有利于长期居住和生理健康，但结构工程复杂，能耗高。四、论述题1.论述发展未来空间站所面临的主要技术挑战及其可能的解决方案：*主要技术挑战：*长期生命保障系统：实现高度闭合、高效可靠、免维护的生命保障是巨大挑战。解决方案：研发更先进的膜分离、生物再生、吸附净化技术；发展智能诊断与维护系统。*长期在轨居住的生理与心理影响：微重力导致肌肉萎缩、骨质流失、心血管功能改变；长期与外界隔绝导致心理压力。解决方案：开发人工重力技术（旋转、中性点）；加强体育锻炼和营养；利用虚拟现实等技术进行心理疏导和娱乐；建立完善的医疗保健和心理支持体系。*在轨建造与维护：大型结构在轨组装精度控制；自动化、智能化机器人操作技术的可靠性；空间出舱活动的风险和安全。解决方案：发展高精度导航、遥操作和自主作业机器人；研制更安全、更灵活的宇航服；优化任务规划和操作流程。*能源供应：长期稳定、大功率的能源供应。解决方案：提高太阳能电池效率，发展大型柔性阵列；探索核反应堆等先进空间电源技术。*辐射防护：有效抵御宇宙射线和太阳粒子事件带来的辐射威胁。解决方案：采用先进轻质屏蔽材料；优化空间站轨道设计；发展主动防护技术（如注入电中性粒子）。*空间碎片防护：应对日益增长的空间碎片威胁。解决方案：建立空间态势感知系统；发展可充气防护罩、碎片主动清除技术；规范空间行为，减少碎片产生。*可能的解决方案总结：依赖于材料科学、生命科学、机器人技术、能源技术、信息技术等多个学科的突破性进展，以及持续的国际合作与投入。2.结合国际空间站的合作模式，探讨未来大型空间站开展国际合作可能面临的机遇与挑战：*机遇：*成本分摊：大型空间站建设成本极高，多国合作可以分担巨额费用，提高项目可行性。*资源共享：各国可共享空间站平台、实验设备、数据资源，提升科研效率，实现优势互补。*技术协同：不同国家可贡献各自的技术专长，推动空间技术的整体进步和创新。*政治互信：通过空间合作，增进国家间的了解与信任，促进和平利用太空的国际共识。*扩大参与：吸引更多国家参与空间站活动，共同推动人类空间探索事业。*挑战：*政治与地缘政治因素：国家利益冲突、意识形态分歧、地缘政治竞争可能阻碍合作。*技术标准与接口兼容：不同国家采用的技术标准、接口规格可能存在差异，增加集成难度和成本。*指挥与控制权：空间站的管理、运营和任务分配可能引发指挥权和决策权的争议。*责任与风险承担：发生事故或任务失败时，如何划分责任和承担风险。*后勤保障与人员交流：复杂的后勤协调和人员交流机制需要建立。*知识产权保护：合作中产生的知识产权归属问题。*未来展望：未来空间站的国际合作需要建立更完善的国际规则和治理结构，加强沟通协调，注重利益共享和风险共担，以和平利用太空、推动人类进步为目标，努力克服挑战，实现共赢。3.分析未来空间站的建设与应用可能带来的潜在社会经济效益，并讨论其可能引发的社会伦理问题：*潜在社会经济效益：*推动科技进步：带动空间科技、材料、生命、医疗、信息等众多领域的技术创新，并促进这些技术在其他行业的转化应用。*产生新兴产业：催生空间制造、太空旅游、太空资源开采、在轨服务与维护等新兴产业集群，创造新的经济增长点。*提升国际地位与影响力：拥有先进空间站的国家将提升其科技实力和国际话语权。*促进全球合作与交流：为国际科研合作和人才培养提供平台，增进国家间交流。*拓展人类生存空间：为人类文明拓展新的发展空间，增强人类应对地球挑战（如资源枯竭、环境恶化）的韧性。*激发公众兴趣，普及科学教育：空间站的建设和运行能极大地激发公众对科学的兴趣，提升全民科学素养。*改善人类健康：空间生命科学研究可能带来新的医疗诊断、治疗方法。*可能引发的社会伦理问题：*太空资源归属与利用的公平性问题：如何制定合理的国际规则，确保太空资源的公平、可持续利用，避免资源垄断或冲突。*太空军事化风险：大型空间站可能被用于军事目的，加剧太空紧张局势和军备竞赛。*太空垃圾污染问题：空间站活动增加将产生更多空间垃圾，威胁在轨航天器安全，需要建立有效的空间碎片减缓、清除机制。