2025年大学《空间科学与技术》专业题库- 太空工程与航天科学研究

2025年大学《空间科学与技术》专业题库——太空工程与航天科学研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在括号内）1.下列哪项不属于太空工程的主要研究领域？A.航天器轨道设计B.地面测控网络构建C.行星地质勘探D.航天器结构与材料2.火箭发动机在太空环境中工作的主要推进方式是基于：A.空气动力学原理B.蒸汽反冲原理C.燃料化学能转化为动能D.核能直接转化3.卫星姿态控制的主要目的是：A.改变卫星运行轨道B.确保卫星指向稳定，满足观测或通信需求C.提高卫星发射速度D.减少卫星能耗4.下列哪种轨道的航天器相对地面看起来位置基本不变？A.倾角为0度的赤道轨道B.偏心率很高的椭圆轨道C.极地轨道D.大倾角轨道5.太空环境对航天器的主要危害因素不包括：A.宇宙辐射B.微流星体撞击C.地球大气层密度D.空间垃圾6.人类目前实现载人登月的工程实践主要基于：A.载人飞船技术B.空间站技术C.月球车技术D.载人火箭技术7.下列哪种材料不适合用于制造需要承受极端温度变化的航天器部件？A.铝合金B.不锈钢C.碳纤维复合材料D.聚合物基复合材料8.深空探测任务相较于近地轨道任务，面临的主要挑战不包括：A.长距离通信延迟B.航天器自主导航需求高C.对发射运载能力要求低D.航天器长期可靠性与生存9.航天器进入大气层返回地球时，主要依靠什么来减小速度，防止烧毁？A.反推火箭熄火B.空气动力减速和热防护罩C.发动机空冷D.抛弃部分结构10.商业航天发展的主要驱动力不包括：A.降低发射成本B.拓展空间应用市场C.满足军事侦察需求D.推动航天技术创新二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.太空工程是一个复杂的系统性工程，涉及多个学科领域。2.航天器从地球表面发射进入预定轨道的过程称为发射。3.控制航天器绕地球或其他天体运行轨道形状和位置的力主要是引力。4.航天器与地面测控站之间进行通信通常利用电磁波。5.能够承受极端温度、辐射等空间环境因素，并具有足够强度的材料称为空间材料。6.深空网络（DSN）是支持深空探测任务的关键测控系统。7.载人航天是指将航天员送入太空，并在那里进行活动或执行任务的航天活动。8.空间探测的任务目标主要包括科学研究、资源勘探、技术试验等。9.航天器姿态通常分为轨道姿态和指向姿态两种。10.空间碎片是围绕地球运行，对正常航天活动构成威胁的人造物体。三、名词解释（每小题3分，共12分。请给出简洁、准确的定义）1.轨道机动2.空间碎片3.热防护系统4.载人航天四、简答题（每小题5分，共20分。请简明扼要地回答问题）1.简述火箭推进系统的主要工作原理。2.简述影响航天器轨道选择的主要因素。3.简述航天器需要进行姿态控制的原因。4.简述空间环境对航天器材料的主要挑战。五、论述题（10分。请围绕主题展开论述，要求观点明确，论据充分）结合当前空间科技发展趋势，论述发展小型卫星星座的重要意义。试卷答案一、选择题1.C解析：行星地质勘探属于空间科学或地球科学的范畴，而非太空工程的核心研究领域。太空工程更侧重于航天器的工程实现、发射、运行、控制等。2.C解析：火箭发动机通过燃烧燃料和氧化剂，将化学能转化为热能和气体膨胀能，产生高速喷流，依据动量守恒定律产生推力，实现推进。这是其基本工作原理。3.B解析：姿态控制是为了确保航天器的传感器、天线等有效部件指向预定目标（如地面站、观测点），保持稳定，以完成通信、观测等任务。4.A解析：位于赤道平面的地球同步轨道卫星，其运行周期与地球自转周期相同，相对于地面静止不动。其他轨道的卫星相对地面位置会发生变化。5.C解析：地球大气层密度主要影响低轨道航天器，并对其产生气动阻力。而宇宙辐射、微流星体撞击、空间垃圾都是太空环境的主要危害因素。6.D解析：载人登月工程的核心是能够将航天员安全运送到月球并返回地球的运载火箭系统，如美国的土星五号火箭。7.C解析：碳纤维复合材料虽然轻质高强，但在极端高温下其性能可能下降或分解，不如铝合金、不锈钢或不锈钢基复合材料那样能在宽温度范围内保持良好性能。8.C解析：深空探测任务距离地球遥远，通信信号往返延迟严重，需要高自主导航能力以应对长周期，对发射运载火箭能力要求极高。9.B解析：航天器返回地球时，高速闯入大气层，利用空气阻力产生巨大的制动力，同时产生的热量通过热防护罩传递散失，从而有效减速。10.C解析：商业航天主要追求降低成本、拓展民用和商业市场、推动技术普及和创新，满足军事侦察需求通常是国家航天力量的任务，而非商业航天的主要驱动力。二、填空题1.系统性工程2.发射3.引力4.电磁波5.空间材料6.测控7.太空8.资源勘探9.轨道姿态10.威胁三、名词解释1.轨道机动：指航天器通过消耗自身推进剂，改变其速度矢量，从而改变运行轨道的过程。2.空间碎片：指在太空中运行的非功能人造物体，如报废卫星、火箭残骸、碰撞产生的碎片等，对在轨航天器构成威胁。3.热防护系统：指为航天器提供隔热、防热能力的专用结构或覆盖层，用于保护航天器及其内部设备在再入大气层或接近热源时免受极端高温损伤。4.载人航天：指将航天员送入太空，并在太空环境中进行活动、工作或科学实验的航天活动形式。四、简答题1.简述火箭推进系统的主要工作原理。解析：火箭推进系统利用化学能或其他能源产生高速喷流，依据动量守恒定律产生推力。其核心是燃烧室，燃料和氧化剂在其中混合燃烧，产生高温高压气体，通过喷管高速喷出，从而推动火箭运动。根据推进剂形态可分为液体火箭、固体火箭等。2.简述影响航天器轨道选择的主要因素。解析：主要因素包括：任务目标（如科学探测点、通信覆盖区、地月转移等）、运载火箭能力（可提供的运载质量、入轨速度）、航天器功耗限制、任务持续时间、与地球或其他天体的相对位置要求、轨道环境（如摄动因素）等。3.简述航天器需要进行姿态控制的原因。解析：航天器需要姿态控制以确保其传感器、天线、太阳翼等有效部件指向正确方向，以完成通信、观测、能源获取、热控制等任务；同时需要抵抗环境干扰（如太阳光压、地磁力矩、重力梯度力矩等）保持稳定运行；在交会对接、着陆等关键操作阶段，精确的姿态控制是必须的。4.简述空间环境对航天器材料的主要挑战。解析：空间环境中的高能粒子辐射会损伤材料表面和内部电子器件，导致性能下降或失效；极端温度变化（从阳光直射的几百摄氏度到阴影区的零下几十摄氏度甚至更低）要求材料具有宽温域的强度和稳定性；真空环境可能导致材料析出、蒸发或发生异常化学反应；微流星体和空间碎片的撞击则对材料的抗冲击性提出要求。五、论述题结合当前空间科技发展趋势，论述发展小型卫星星座的重要意义。解析：发展小型卫星星座是当前空间科技的重要趋势，具有多方面重要意义。首先，大幅降低进入太空的成本。小型卫星通常采用成熟技术和商业部件，发射方式灵活（如火箭搭载、可重复使用运载器），单星成本和发射成本远低于大型传统卫星，星座部署成本相对可控，使得个人、企业乃至研究机构都能参与太空活动。其次，实现全球覆盖和持续观测能力。通过部署大量小型卫星组成星座，可以覆盖地球任意区域，并根据需要调整轨道参数，实现对特定区域或全球的近乎连续的观测，这对于气象监测、环境监测、通信、导航增强等领域至关重要。再次，提升系统鲁棒性和任务灵活性。星座中的卫星数量多，即使部分卫星发生故障，系统整体仍能维持运行，提高了任务的可靠性。同时，星