航天知识测试试卷涵盖空间站探测器等经典题目及答案

航天知识测试试卷涵盖空间站探测器等经典题目及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1国际空间站（ISS）绕地球运行的平均轨道高度约为A.200kmB.320kmC.420kmD.550km答案：C1.2中国“天问一号”探测器首次实施火星制动捕获的日期是A.2020年7月23日B.2021年2月10日C.2021年5月15日D.2021年6月11日答案：B1.3下列哪一项不是空间站“天和”核心舱配置的机械臂功能A.舱段转位B.太阳翼巡检C.航天员出舱攀爬扶手D.自主捕获来访飞船答案：C1.4美国“帕克太阳探测器”最接近太阳时，距离太阳表面约A.8个太阳半径B.10个太阳半径C.12个太阳半径D.15个太阳半径答案：A1.5欧空局“盖亚”探测器的主要科学目标是A.测绘火星地质B.观测太阳风C.建立十亿颗恒星的三维星表D.寻找近地小行星答案：C1.6空间站内部常用“再生式环境控制与生命保障系统”中，电解制氧所采用的水来源不包括A.尿液蒸馏水B.冷凝水C.实验冷却液D.汗液回收水答案：C1.7“嫦娥五号”返回器再入地球时采用的“跳跃式再入”技术主要为了A.降低过载峰值B.增加落点范围C.提升采样质量D.减少黑障时间答案：A1.8国际空间站美国舱段供电系统母线电压为A.28V直流B.120V直流C.270V直流D.400Hz交流答案：B1.9下列关于“朱诺”探测器的表述正确的是A.首次实现木卫二软着陆B.采用钚238放射性同位素电源C.轨道倾角大于90°，可飞越木星两极D.携带了木星大气进入器答案：C1.10空间站“问天”实验舱携带的“灵巧”机械臂自由度数为A.3B.5C.7D.9答案：C2.多项选择题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些探测器曾采用引力弹弓技术A.旅行者1号B.新视野号C.帕克太阳探测器D.天问一号答案：A、C、D2.2空间站微重力环境对航天员心血管系统的影响包括A.下肢静脉回流减少B.心肌萎缩C.红细胞增多D.立位耐力下降答案：A、B、D2.3关于“詹姆斯·韦布空间望远镜”的正确描述A.工作波段为可见光到近红外B.主镜直径6.5m，由18片六边形铍镜组成C.位于日地L2晕轨道D.采用被动制冷+主动制冷混合温控答案：B、C、D2.4下列属于“天和”核心舱再生生保子系统的是A.电解制氧装置B.二氧化碳去除组件C.微量有害气体净化器D.固态废物压缩机答案：A、B、C2.5木星探测器“伽利略号”获取的科学成果有A.发现木卫二存在内海证据B.测量木星大气水含量C.观测到舒梅克列维9号彗星撞击木星D.确认木卫一活跃火山答案：A、C、D3.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）3.1国际空间站俄罗斯舱段使用125V直流母线供电。答案：√3.2“天问一号”环绕器携带的高分辨率相机最佳分辨率优于0.5m。答案：√3.3航天员在空间站连续驻留超过6个月会出现不可逆的骨质丢失。答案：×3.4“帕克太阳探测器”使用碳碳复合防热盾可耐受约1370°C。答案：√3.5欧空局“赫歇尔”望远镜工作波段为远红外与亚毫米，因此无需被动制冷。答案：×3.6空间站“巡天”光学舱将与共轨飞行并定期对接补加推进剂。答案：√3.7“朱诺”探测器采用自旋稳定方式，转速为2rpm。答案：×3.8中国“实践二十号”卫星首次验证了霍尔电推进深空变轨能力。答案：√3.9国际空间站每天可经历16次日出与日落。答案：√3.10“盖亚”探测器使用硅碳化物（SiC）镜面以降低热变形。答案：√4.填空题（每空2分，共20分）4.1国际空间站轨道倾角为________度，可覆盖全球______%的人口居住区。答案：51.6，954.2“天问一号”着陆巡视器“祝融号”质量约______kg，其六轮独立驱动悬架称为______式悬架。答案：240，摇臂转向架4.3空间站“天和”核心舱推进系统采用______与______双模式推进剂，其中______模式用于轨道提升。答案：四氧化二氮/甲基肼，电推进，化学4.4“帕克太阳探测器”第四次近日点飞行时，峰值速度达到______km/s，相当于光速的______%。答案：148，0.054.5欧空局“盖亚”探测器每天产生约______GB原始数据，数据通过______地面站下行。答案：100，塞夫雷罗斯4.6“嫦娥五号”返回器再入段第一次再入角为______度，跳跃最高到达______km高度。答案：5.4，1204.7国际空间站美国舱段“命运”实验室内部大气压力维持在______kPa，氧分压______kPa。答案：101.3，214.8“詹姆斯·韦布”望远镜遮阳板展开后面积相当于______个网球场，最冷端工作温度约______K。答案：6，404.9“朱诺”探测器搭载的引力科学实验利用______频多普勒测量，精度可达______mm/s。答案：Ka，0.014.10中国空间站“问天”实验舱外部暴露实验平台可提供______个标准载荷接口，单载荷最大功耗______W。答案：22，5005.简答题（每题8分，共40分）5.1简述空间站“天和”核心舱机械臂的冗余设计特点及其在舱段转位中的操作流程。答案：机械臂采用肩、肘、腕三关节双电机冗余，控制器双机热备份；末端执行器内置力/力矩传感器与视觉相机，支持闭环力控。舱段转位流程：①机械臂爬行至目标舱段捕获点；②末端执行器与目标舱捕获锁配合完成刚性连接；③机械臂断电保持，由舱段自带锁紧机构接手；④机械臂解锁并爬行回待机位；⑤目标舱段由机械臂或转位机构绕节点舱旋转90°完成对接。5.2说明“帕克太阳探测器”如何通过“引力刹车”机制逐步降低近日点，并给出轨道共振比。答案：探测器利用金星七次引力辅助，每次获得0.2–0.5km/s的速度减量，将轨道半长轴从0.62AU降至0.19AU；共振比为3:2，即每绕太阳3圈相遇金星2次，确保重复相遇几何。5.3分析“天问一号”环绕器高分辨率相机采用“时间延迟积分（TDI）”技术的原因，并计算其在265km轨道、像元尺寸7μm、焦距3.5m条件下的地面像元分辨率。答案：TDI可在低照度下通过电荷同步转移提高信噪比，抵消高速飞行带来的像移。分辨率公式：GSD=H·p/f=265000×7×10⁻⁶/3.5≈0.53m。5.4描述国际空间站“阿尔法磁谱仪（AMS02）”在轨更换冷却泵的EVA关键步骤及所用工具。答案：步骤：①航天员预冷回路并关闭AMS02电源；②拆除热防护罩螺栓（采用加长型PistolGripTool）；③切断不锈钢冷却管（使用BatterypoweredTubeCutter）；④移除失效冷却泵（质量约250kg，通过Canadarm2辅助）；⑤安装新泵并重新焊接管路（采用SwageFittingTool实现无焊连接）；⑥恢复热防护罩并检漏（使用UltrasonicLeakDetector）。全程共4次EVA，累计25小时。5.5阐述“詹姆斯·韦布空间望远镜”分段主镜在轨展开与相位校准的“波前传感与控制”流程。答案：①粗调：利用NIRCam的散斑图像，将18段镜面piston误差降至300μm；②细调：采用“dispersedfringesensing”将误差缩至50nm；③精调：通过“phaseretrieval”算法迭代，结合主镜背部七自由度微调机构，将波前误差收敛至<50nmRMS；④最终校验：使用NIRISS无狭缝光谱仪对恒星点扩散函数进行多色波前检测，确保全视场斯特列尔比>0.8。6.计算题（每题10分，共30分）6.1已知国际空间站轨道高度400km，地球半径6371km，采用霍曼转移将其提升至420km，求两次脉冲所需总速度增量ΔV（忽略大气阻力）。答案：初始轨道速度v₁=√(μ/r₁)=√(398600/(6371+400))=7.669km/s；目标轨道速度v₂=7.557km/s；转移椭圆半长轴a=(6771+6991)/2=6881km；远地点速度v_e=√(μ(2/r₁−1/a))=7.686km/s；近地点速度v_p=√(μ(2/r₂−1/a))=7.540km/s；ΔV₁=v_e−v₁=0.017km/s；ΔV₂=v₂−v_p=0.017km/s；总ΔV=0.034km/s。6.2“嫦娥五号”上升器与轨道器在月球轨道交会对接，相对距离100km，上升器主动调相，若仅沿迹向施加脉冲，求最小ΔV（月球引力常数μ=4902.8km³/s²，轨道高度200km）。答案：圆轨道速度v=√(μ/r)=√(4902.8/(1737.1+200))=1.591km/s；调相时间t=轨道周期差×Δθ/360°；最小ΔV采用双脉冲法：先减速进入低椭圆轨道，半长轴减小Δa，再加速返回原轨；经优化得ΔV≈2.4m/s。6.3“天问一号”环绕器质量约2500kg，采用220N发动机进行火星捕获制动，捕获前双曲线超速v∞=2.97km/s，目标椭圆轨道近火点280km、远火点59000km，求所需燃烧时间（发动机比冲Isp=290s，忽略火星自转）。答案：捕获所需ΔV=√(v∞²+2μ/r_p)−√(μ(2/r_p−1/a))；火星μ=42828km³/s²；a=(3396+280+59000+3396)/2=36036km；得ΔV=0.628km/s；推进剂秒流量q=F/(Isp·g₀)=220/(290×9.81)=0.077kg/s；由火箭方程m_p=m₀(1−e^(−ΔV/(Isp·g₀)))=2500×(1−e^(−0.628/(290×9.81/1000)))=530kg；燃烧时间t=m_p/q=530/0.077≈6883s≈1.91h。7.综合设计题（15分）7.1设计一款用于空间站舱外暴露实验的“微流星体与空间碎片防护模块”，要求：①总质量≤50kg；②可防护直径1mm、速度10km/s的铝球；③具备在轨更换传感器功能；④提供标准数据接口与机械接口。请给出：（1）防护结构方案（材料、层数、间距）；（2）传感器选型与布局；（3）在轨更换流程（含机械臂路径、EVA辅助步骤）；（4）质量预算表。答案：（1）采用“Whipple+Nextel+Kevlar”三层结构：前屏1mm铝，后屏3mm铝，中间25mm间隔填充Nextel织物+Kevlar网，面密度4.5kg/m²，可防护10km/s、1mm铝球；模块尺寸0.6m×0.6m×0.1m，总防护质量16kg。（2）传感器：①压电式冲击传感器（PCB352C33）×4，检测穿透事件；②PVDF薄膜×2，记录时序；③辐射剂量计（RADFET）×1；④温度传感器（PT1000）×