2025年中小学生航空航天科普知识竞赛考试试题与参考答案

2025年中小学生航空航天科普知识竞赛考试试题与参考答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.2025年4月，我国首颗采用“太阳帆”推进技术的立方星“天帆一号”成功展开帆面，其帆面材料最突出的性能是A.超导电性 B.耐高温 C.超低密度 D.磁性记忆答案：C2.火箭发射前常进行“负6小时”流程，其中“T6”中的“T”原意是A.Target B.Time C.Thrust D.Temperature答案：B3.国际空间站每90分钟绕地球一圈，宇航员一天内可经历的日出次数约为A.8 B.12 C.16 D.24答案：C4.2025年6月，我国“嫦娥七號”任务将携带的“飞跃探测器”计划在月球南极—艾特肯盆地执行的探测方式是A.钻取2米样本 B.空中悬停嗅探水冰 C.月面跳跃巡视 D.激光熔融制氧答案：B5.在火星制氧实验中，MOXIE装置利用的化学反应方程式为A.2CO₂→2CO+O₂ B.CO₂+H₂→CH₄+H₂O C.2H₂O→2H₂+O₂ D.CO₂→C+O₂答案：A6.2025年启用的“天宫”空间站扩展舱段“巡天”光学舱，其主镜口径达到A.1.2米 B.2米 C.2.4米 D.3.2米答案：B7.下列关于“黑障”的描述正确的是A.仅出现在载人飞船返回舱 B.由等离子鞘套屏蔽无线电信号 C.高度固定为80km D.可被GPS信号穿透答案：B8.2025年，SpaceX“星舰”首次在月球轨道完成加注演示，其采用的在轨加注技术是A.常温挤压 B.低温推进剂蒸发再冷凝 C.旋转流体对接 D.电磁泵送答案：B9.在轨卫星常用“磁力矩器”进行姿态控制，其原理基于A.动量守恒 B.电磁感应 C.地磁场作用力矩 D.太阳辐射压答案：C10.2025年，我国首次在轨验证的“碳纳米管增强铝基复合材料”相比传统铝锂合金，其比强度提升约A.5% B.15% C.30% D.50%答案：C11.火箭发动机喷管扩张段采用“Rao曲线”设计的主要目的是A.降低燃烧温度 B.提高推力系数 C.减小结构质量 D.增加混合比答案：B12.2025年，我国“羲和二号”太阳探测器将首次飞掠太阳极区，其近日点距离约为A.0.1AU B.0.3AU C.0.7AU D.1.0AU答案：B13.在微重力环境下，液体火箭发动机燃烧室中火焰呈A.蓝色球形 B.黄色羽形 C.红色层流 D.绿色螺旋答案：A14.2025年，我国“天琴三号”引力波探测卫星编队采用的三星间距为A.1万千米 B.5万千米 C.17万千米 D.100万千米答案：C15.2025年，全球首次商业太空行走任务由哪艘飞船完成A.神舟十九号 B.龙飞船“坚韧号” C.联盟MS28 D.新谢泼德答案：B二、判断题（每题1分，共10分）16.2025年，我国“长征八号改”首次采用栅格舵实现垂直回收，其回收精度可达10米级。答案：√17.太空电梯概念中，配重段必须位于地球同步轨道以下才能保持张力。答案：×18.2025年，欧空局“赫拉”任务将首次利用小行星卫星撞击改变双星轨道，验证动能防御技术。答案：√19.在火星表面，二氧化碳占比约95%，因此可直接用于温室种植番茄而无需额外气体调节。答案：×20.2025年，我国“遨龙二号”空间碎片清除卫星首次使用“离子束牵引”技术，可将厘米级碎片降轨。答案：√21.火箭发射时听到的“噼啪”声主要来源于超音速喷流与大气相互作用形成的冲击波。答案：√22.2025年，我国“天问四号”木星探测器将借助地球—火星—木星三级引力弹弓，总飞行时间缩短至4年。答案：×23.在轨航天器采用“氙气离子推力器”时，推力大小与氙原子电离率成正比。答案：√24.2025年，国际空间站首次引入“深空辐射模拟舱”，可模拟太阳质子事件剂量率达100mGy/h。答案：√25.2025年，我国“银河”超低轨通信星座，卫星轨道高度低于200km，因此无需推进剂维持轨道。答案：×三、填空题（每空2分，共20分）26.2025年，我国“鹊桥三号”中继星在地月L2点晕轨道运行周期约为________天。答案：1427.火箭比冲量常用单位“秒”实质上是________与________的比值。答案：推力；重量流量28.2025年，SpaceX“星链二代”卫星采用________波段实现手机直连，频率范围在________GHz之间。答案：Ku；10.7—12.729.2025年，我国“天和”核心舱机械臂末端重复定位精度优于________毫米。答案：4530.2025年，我国首次在轨验证的“无工质微波推力器”理论比冲可达________秒量级。答案：300031.2025年，欧空局“太阳轨道器”最接近太阳时，热防护层外表面温度可达________℃。答案：52032.2025年，我国“长征九号”一级采用________台130吨级液氧煤油发动机并联。答案：1633.2025年，我国“嫦娥八号”将首次在月面利用________技术打印砖块，用于建造科研站。答案：激光选区熔化34.2025年，国际空间站“阿尔法磁谱仪”升级后，其超导磁体运行温度需低于________K。答案：235.2025年，我国“风云五号”气象卫星采用________轨道，可实现全球大气成分分钟级观测。答案：晨昏四、简答题（每题6分，共30分）36.简述2025年我国“可重复使用火箭”垂直回收过程中“格栅舵—反推—着陆腿”三阶段控制策略。答案：上升段结束后，一级发动机关机并分离；格栅舵在70km高度展开，通过气动阻力与滚转控制调整落点；下降至8km时，中心9台发动机中3台重新点火反推减速；着陆前50m，发动机节流至60%推力，着陆腿展开吸收冲击，实现垂直着陆。37.说明“空间等离子鞘套”导致通信中断的物理机制，并给出2025年我国“嫦娥七号”为解决该问题采用的两项新技术。答案：高速再入时，激波加热空气形成温度达8000K的等离子体，电子密度超过10¹²cm⁻³，反射或吸收无线电波；嫦娥七号采用“高Q值驻波天线”提高穿透功率，并搭载“中继星激光链路”实现无等离子干扰的数传备份。38.2025年，我国“天琴三号”引力波探测卫星需保持三星间距17万千米，精度优于10nm，简述其“无拖曳控制”系统组成与原理。答案：系统由惯性传感器、微推力器与激光测距单元组成；惯性传感器检测非保守力，反馈给微推力器产生补偿推力，使卫星质心沿测地线运动；激光干涉仪实时监测星间距离变化，通过数字控制环路将残余加速度抑制至10⁻11m/s²量级。39.2025年，我国“火星制氧站”计划利用“固态氧化物电解”技术，请写出反应方程式并说明其相比MOXIE装置的两项优势。答案：反应式：CO₂（固态电解）→C（石墨）+O₂；优势：①无需高温800℃操作，能耗降低30%；②副产石墨可作为火星基地建材或电极，资源利用率100%。40.2025年，全球首次商业太空行走中，宇航员身穿“舱外机动套装3.0”完成6小时作业，简述该套装在热控、辐射与微流星防护上的三项创新。答案：热控层采用可变发射率涂层，电调反射率0.1—0.9，适应150℃~+120℃交变；辐射防护嵌入含硼聚乙烯纳米片，对30MeV质子屏蔽效率提升40%；微流星防护采用“蜘蛛丝—石墨烯”复合瓦，面密度仅800g/m²，可抵御1mm铝粒以10km/s撞击。五、综合应用题（每题10分，共30分）41.阅读材料：2025年8月，某中学立方星“梦想一号”计划部署至400km圆轨道，质量2kg，尺寸10×10×30cm，搭载一台红外相机，需对地面热点进行30m分辨率成像。（1）计算该卫星对地张角需小于多少度，才能获取30m分辨率，已知相机像元尺寸5μm，焦距50mm。（3分）（2）若采用“手机级”三轴陀螺仪，零偏稳定性10°/h，是否满足姿态稳定度优于0.1°的要求？请给出定量分析。（3分）（3）卫星寿命6个月，轨道衰减半长轴每天下降5m，请估算再入时间，并给出一种延长寿命的推进方案。（4分）答案：（1）地面分辨率GSD=像素尺寸×轨道高度/焦距=5×10⁻⁶×400×10³/50×10⁻³=40m，大于30m要求，故需将轨道降至300km或焦距增至75mm；若保持轨道，则对地张角θ=2arctan(30/2/300×10³)=0.2°。（2）陀螺仪零偏10°/h=0.0028°/s，积分600s后误差1.7°，远大于0.1°，不满足；需采用星敏+陀螺组合滤波，姿态确定精度可达0.02°。（3）初始轨道高度400km，每天下降5m，衰减至100km约需(400100)/5=60天≈2个月；延长方案：安装0.1U微型电推进，推力1mN，比冲1000s，携带50g氙，可累计提供Δv=45m/s，抵消大气阻尼，延长寿命至1年。42.2025年，我国“月球科研站”需将3t货物从月面送至环月轨道，已知月面重力加速度1.62m/s²，目标轨道高度100km，忽略月自转。（1）计算所需最小速度增量Δv。（3分）（2）若采用液氧甲烷发动机，比冲360s，请计算推进剂质量。（3分）（3）对比分析采用“电磁发射+上面级”方案的可行性，给出关键参数。（4分）答案：（1）月面环绕速度v=√(gR²/(R+h))=√(1.62×(1737×10³)²/(1837×10³))=1.63km/s；考虑重力损失与2%裕度，Δv≈1.8km/s。（2）由齐奥尔科夫斯基公式，mp=m总(1e^(Δv/(g₀Isp)))=3000×(1e^(1800/(9.8×360)))=3000×0.4=1200kg。（3）电磁发射轨道长1km，出口速度需达1.6km/s，加速度a=v²/2s=1.28×10⁶m/s²，远超人类耐受；若仅将货物加速至0.5km/s，剩余1.3km/s由上面级提供，则货物需承受13000g，仅适合耐冲击载荷；采用高温超导磁悬浮，可将加速度降至500g，轨道延长至10km，出口速度0.8km/s，上面级推进剂降至600kg，系统总质量降低20%，具备技术可行性。43.2025年，全球首次“太空植树”实验在“天宫”扩展舱进行，拟种植速生杨树苗，目标30天生长高度≥5cm。已知微重力下植物细胞壁形成受阻，细胞分裂速度下降30%。（1）请设计一种“模拟重力”实验方案，给出离心参数。（3分）（2）分析LED光源光谱、光周期与CO₂浓度对速生杨生长的耦合影响，提出最优组合。（4分）（3）若实验成功，请估算一株杨树苗在轨30天产生的O₂量，并评估可供一名宇航员呼吸的时长。（3分）答案：（1）采用半径0.4m离心机，提供1g向心加速度，ω=√(g/r)=4.95rad/s≈47rpm；植株固定于径向外侧，培养基质采用3D打印多孔陶瓷，防止水分漂移。（2）采用红光660nm与蓝光450nm按4