2025年大学《空间科学与技术》专业题库- 空间站建造与维护技术

2025年大学《空间科学与技术》专业题库——空间站建造与维护技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.下列哪种火箭通常用于将空间站部件送入近地轨道？A.火箭助推器B.专用货运飞船C.多级运载火箭D.可重复使用运载器2.空间站桁架结构的主要功能是？A.提供主要居住环境B.连接各个功能舱段并提供结构支撑C.安装太阳能电池阵D.实现轨道机动3.空间站上的水循环系统主要用于？A.获取地外水源B.产生饮用水和卫生用水C.冷却电子设备D.润滑机械关节4.在轨组装空间站模块时，最关键的对接技术是？A.航天飞机对接B.空间站对接机构对接C.机器人臂辅助对接D.轨道捕获对接5.下列哪种材料是空间站结构中常用的热控材料？A.铝合金B.碳纤维复合材料C.石墨泡沫D.涂层材料6.空间站长期运行面临的主要环境威胁不包括？A.空间辐射B.原子氧侵蚀C.微流星体撞击D.地球磁场干扰7.用于监测空间站部件健康状态的技术通常称为？A.导航技术B.制导技术C.故障诊断技术D.生命保障技术8.空间站维护中，使用空间机械臂进行操作的主要优势是？A.可靠性高B.成本低廉C.可达性强，能进行复杂操作D.适用于所有环境9.空间站上的能量管理主要是为了应对？A.能量产生过多B.能量需求波动与存储限制C.能量传输损耗D.能量转换效率低下10.将空间站上的老旧或失效部件更换下来的过程属于？A.在轨加注B.在轨维修C.轨道机动D.模块升级二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上）1.空间站通常采用______轨道和______轨道两种基本运行轨道。2.空间站的生命保障系统主要包括大气环境控制、______、温度与湿度控制等分系统。3.太阳能电池帆板是将______能转换为电能的装置。4.空间站姿态控制的主要目的是使其保持预定的______和______。5.在轨维修（OOS）技术是维持空间站______和______的关键。6.用于在轨检测和诊断空间站设备状态的技术是______技术。7.空间站结构材料需要具备高强度、低密度、抗辐照和______等特性。8.空间站上的水循环系统可以实现______和______的回收利用。9.空间站长期运行需要考虑部件的______和______问题。三、名词解释（每题3分，共15分）1.交会对接2.空间辐射防护3.在轨机动4.故障诊断与健康管理（PHM）5.可重复使用运载器四、简答题（每题5分，共20分）1.简述空间站桁架结构在空间站建造中的作用。2.简述空间站太阳能电池阵系统的工作原理。3.简述空间站生命保障系统中水循环系统的主要功能。4.简述空间站维护中机器人技术的应用形式。五、论述题（10分）结合当前空间站发展的现状，论述空间站建造与维护技术面临的主要挑战及其可能的解决方案。试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.B5.D6.D7.C8.C9.B10.B二、填空题1.停泊，运行2.水循环3.太阳4.方向，姿态5.可靠性，任务寿命6.状态监测7.热控8.废水，废气9.老化，退化三、名词解释1.交会对接：指两个航天器在空间轨道上会合，并通过对接机构实现连接，使它们成为组合体或使其中一个航天器进入另一个航天器的内部的过程。2.空间辐射防护：指采取各种措施降低航天器及其乘员所受空间辐射（如宇宙射线、太阳粒子事件等）的剂量，保护航天器和乘员的措施。3.在轨机动：指航天器在轨运行期间，通过自身推进系统改变轨道参数或姿态的过程。4.故障诊断与健康管理（PHM）：指在航天器运行过程中，实时或定期监测其状态，诊断故障，预测潜在故障，并实现健康管理的综合技术。5.可重复使用运载器：指能够执行多次飞行任务，发射后将返回地球并具备再次使用的运载火箭或航天器。四、简答题1.简述空间站桁架结构在空间站建造中的作用。解析思路：桁架结构是空间站的“骨架”，其核心作用是提供整体结构支撑和连接各个功能舱段。在建造阶段，它作为基础框架，为后续模块的运输、对接和安装提供支撑平台和接口，确保模块能够按照设计要求组合成一个整体，并承受运行时的各种力学载荷。2.简述空间站太阳能电池阵系统的工作原理。解析思路：太阳能电池阵利用太阳电池（如硅电池）将接收到的太阳辐射能直接转换为电能。系统通常包括太阳电池单体、电池串、电池阵翼、支撑结构、能源调节和控制装置等。太阳电池吸收太阳光子能量，产生光电效应，发出电子形成电流，经过串并联连接和功率调节后，为空间站提供运行所需的电能。3.简述空间站生命保障系统中水循环系统的主要功能。解析思路：空间站水循环系统的核心功能是实现水的闭路循环和资源利用。它通过收集空间站内产生的废水（如宇航员排泄物处理后的水、洗手水、设备冷却水等）和废气（通过二氧化碳还原装置产生的水蒸气），进行处理和净化，使其达到饮用和卫生标准，然后重新供给宇航员使用或用于设备的冷却等，从而减少对地球补水的依赖，提高空间站的可持续运行能力。4.简述空间站维护中机器人技术的应用形式。解析思路：空间站维护中广泛应用的机器人技术主要包括：①遥操作机器人，如安装在空间站上的机械臂（Canadarm系列），由地面或宇航员远程控制，用于抓取、移动空间站部件、进行维修操作、辅助宇航员活动等；②自动机器人，如自动服务机器人（SPHERES），可以在空间站内自主或半自主地执行任务，如检测、实验、辅助维护等；③机器人辅助维修，利用机器人提供工具、支撑或进行部分自动化操作，辅助宇航员完成维修工作。五、论述题结合当前空间站发展的现状，论述空间站建造与维护技术面临的主要挑战及其可能的解决方案。解析思路：本题要求结合当前大型空间站（如ISS）或未来空间站（如中国空间站、月球/火星空间站概念）的发展背景，分析建造和维护过程中遇到的关键技术难题，并提出相应的应对策略或发展方向。可以从以下几个方面展开：1.建造挑战：大型复杂结构在轨组装精度与效率、多航天器交会对接的可靠性与安全性、长期在轨建造环境的适应性。解决方案：发展更先进的机器人组装与对接技术、优化组装流程设计、提高自主控制能力。2.维护挑战：空间环境（辐射、原子氧、微流星体）对长期运行结构的损伤累积与防护、系统老化和退化导致的性能下降与故障频发、在轨维修操作的复杂性和风险、维修资源（工具、备件）的有限性。解决方案：研发新型耐空间环境材料与结构设计、加强状态监测与故障诊断（PHM）技术、发展高效可靠的在轨维修技术和机器人、实施预测性维护策略。3.能源挑战：高功率、长寿命、高效率且可扩展的能源系统需求。解决方案：发展更高效的太阳能电池技术、研究空间核电源（如RTG、小型核反应堆）的应用。4.生命保障挑战：长期、高效率、高可靠性的闭环生命保障系统（水、气、废料处理）。解决方案：持续改进和集成水循环、大气再生技术，提高资源回收利用率。5.测