2025年大学《空间科学与技术》专业题库- 太空能源的转换与利用

2025年大学《空间科学与技术》专业题库——太空能源的转换与利用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于当前主要的太空能源类型？A.太阳辐射能B.地球内部热能C.核能D.行星际风能2.太空用光伏电池相较于地面光伏电池，最突出的特殊要求是？A.更高的转换效率B.更长的使用寿命C.更强的抗辐射能力D.更低的制造成本3.放射性同位素热电发生器（RTG）利用的核心物理效应是？A.光伏效应B.核裂变链式反应C.放射性衰变产生的热量转换为电能D.热电效应4.空间太阳能电站（SBSP）面临的主要技术挑战之一是？A.太阳能电池效率不够高B.无法在太空中长期存储能量C.如何高效、安全地将能量传输到地球接收站D.核燃料运输成本过高5.在深空探测任务中，能量存储技术的主要作用是？A.完全替代初级能源源B.应对太阳活动导致的能源波动C.仅用于航天器发射加速阶段D.增加航天器的初始发射重量6.对于需要长期、稳定工作的月球科研站，哪种太空能源利用方式最具潜力？A.太阳能帆板阵列B.核电池（RTG）C.地下地热能利用D.激光无线能量传输7.有线方式为空间站提供能源的主要缺点是？A.能量传输效率低B.易受空间环境干扰C.构建和维护成本极高D.无法提供大功率支持8.下列哪项技术是实现大规模太空能源利用的关键支撑之一？A.先进的电池储能技术B.高效的无线能量传输技术C.轻质高强度的结构材料D.高精度航天器姿态控制技术9.影响太空光伏电池转换效率的关键因素之一是？A.航天器的发射成本B.电池材料的抗辐射性能C.太阳光谱在太空中的强度和成分D.航天员的使用习惯10.太空能源技术的未来发展趋势之一是？A.更加依赖核反应堆B.降低对太阳光照的依赖性C.提高能源转换效率和系统可靠性D.减少航天器的能量需求二、填空题（每空1分，共15分）1.太空能源主要来源于宇宙中的__________辐射能和地外天体表面的__________辐射能。2.核电池（RTG）通过放射性同位素发生__________衰变，产生热量，再通过__________将热能转化为电能。3.空间太阳能电站（SBSP）通常采用__________作为核心的发电单元，并通过__________方式将电能传输到地球。4.能量存储技术在太空能源系统中主要解决__________和__________问题。5.无线能量传输技术面临的挑战主要包括__________、__________和能量传输效率问题。6.月球表面昼夜温差极大，这对太阳能利用提出了__________要求，而核能源则具有__________的优势。7.太空能源的利用对于实现__________、__________等具有重大意义。三、名词解释（每题3分，共12分）1.太空太阳能电站（SBSP）2.放射性同位素热电发生器（RTG）3.能量转换效率4.激光无线能量传输四、简答题（每题5分，共20分）1.简述光伏电池在太空中面临的主要挑战及其相应的技术要求。2.与太阳能帆板相比，核电池（RTG）有哪些主要优缺点？3.简述空间能源系统中能量存储技术的重要性。4.简述实现空间能源向地球传输的几种主要方式及其特点。五、论述题（10分）论述发展太空能源技术对于人类未来深空探测和地外资源利用的重要性，并分析当前面临的主要挑战及可能的解决方案。试卷答案一、选择题1.D2.C3.C4.C5.B6.B7.C8.B9.C10.C二、填空题1.太阳，地球2.放射性，热电3.光伏电池，无线（或激光/微波）4.能量补充，能量缓冲/平滑5.指向精度/稳定性，大气衰减/干扰6.能量收集与存储，工作稳定性/持续性7.深空探测，地外资源利用三、名词解释1.太空太阳能电站（SBSP）：一种位于地球轨道或太阳系其他位置，利用大型太阳能电池阵列发电，并通过无线方式（如激光或微波）将电能传输到地球表面的宏大能源系统。2.放射性同位素热电发生器（RTG）：一种利用放射性同位素（如钚-238）衰变产生的热量，通过热电转换材料将热能直接转换为电能的装置，常用于无法接收足够太阳能的深空探测器或极端环境下的宇航设施。3.能量转换效率：指在能量转换过程中，输出能量（或功率）与输入能量（或功率）的比值，通常用百分比表示，是衡量能源设备性能的关键指标。4.激光无线能量传输：一种利用高功率、高准直性的激光束将能量从发射端（如空间平台）传输到接收端的技术，需要精确的指向控制和接收端的能量转换装置。四、简答题1.简述光伏电池在太空中面临的主要挑战及其相应的技术要求。挑战：①太空真空、高低温循环、微流星体撞击等恶劣环境导致材料老化和性能衰减；②紫外线、X射线、高能粒子等空间辐射对半导体材料造成损伤，降低转换效率和寿命；③需要极高的抗辐射能力、真空兼容性、耐极端温度变化能力。技术要求：开发抗辐射性强、耐空间环境、轻质高效率的太阳能电池材料（如非晶硅、多晶硅、薄膜电池）；设计可靠的封装和散热结构；进行充分的空间环境模拟测试。2.与太阳能帆板相比，核电池（RTG）有哪些主要优缺点？优点：①不依赖太阳光照，可在行星、小行星、深空等远离太阳或太阳光照不足区域持续工作；②工作稳定可靠，寿命长（可达10-20年以上）；③能量密度高，可提供持续的大功率或长期稳定的小功率供应。缺点：①系统成本高，特别是核燃料的研制和运输；②存在放射性安全问题，需要严格的管理和处置；③发电功率相对有限，难以满足大规模能源需求。3.简述空间能源系统中能量存储技术的重要性。重要性：①平衡能源供需：太阳能等可再生能源具有间歇性和波动性（如光照变化、阴影期），储能可平滑输出功率，确保航天器持续稳定运行；②应对峰值负荷：在需要瞬间大功率时（如启动、科学仪器集中观测），储能系统可快速提供补充能量；③补充能源：为任务末期、燃料耗尽或无法进行有效能源补充的航天器提供动力；④提高系统灵活性和任务寿命。4.简述实现空间能源向地球传输的几种主要方式及其特点。主要方式：①有线传输：