2025航天竞赛真题卷及答案

2025航天竞赛练习题卷及答案1.（单选）2024年12月“嫦娥6”月背采样返回任务中，探测器在月面起飞阶段采用的主发动机比冲为310s，若起飞质量为2.05t，燃料质量1.20t，则理想速度增量最接近A.1.8km/s B.2.1km/s C.2.4km/s D.2.7km/s答案：B解析：Δv=Isp·g0·ln(m0/mf)=310×9.81×ln(2.05/0.85)≈2.1km/s。2.（单选）“天问3”火星采样返回轨道设计中，地球火星转移段采用2026年7月26日C3=12.3km²/s²的发射窗口，则对应的日心轨道半长轴约为A.1.15AU B.1.25AU C.1.35AU D.1.45AU答案：C解析：由C3=μ(2/r−1/a)得a=μ/(2μ/r−C3)，取r=1AU，μ=1.327×10¹¹km³/s²，解得a≈1.35AU。3.（单选）某型液氧甲烷火箭发动机地面推力680kN，混合比3.6，燃烧室压力12MPa，若喷管面积比16，则海平面比冲约为A.285s B.295s C.305s D.315s答案：C解析：采用CEA计算产物，考虑C≈1850m/s，λ≈0.96，真空比冲≈340s，海平面损失ΔI≈35s，得305s。4.（单选）“北斗3”GEO卫星采用氢钟+铷钟组合，氢钟频率漂移1×10⁻¹⁵/日，若要求系统定位误差UERE<0.3m，则氢钟必须校正的间隔不大于A.1.2h B.2.4h C.3.6h D.4.8h答案：B解析：Δt=0.3m/(3×10⁸m/s×1×10⁻¹⁵)≈1×10⁶s≈2.4h。5.（单选）2025年计划发射的“太阳极轨望远镜”将首次实现与地球夹角90°的日心轨道，其轨道能量较地球公轨道高，主要借力策略为A.地球金星地球共振 B.地球火星飞越 C.地球木星飞越 D.直接化学推进答案：A解析：利用EVE共振可高效提升轨道倾角且能量适中。6.（单选）在月面建设射电望远镜，若要求对1MHz信号角分辨率1″，则基线长度至少A.15km B.30km C.60km D.120km答案：C解析：θ≈λ/B⇒B≈c/(νθ)=3×10⁸/(1×10⁶×4.85×10⁻⁶)≈60km。7.（单选）“嫦娥6”返回器再入速度约11km/s，采用“跳跃式”再入，第一次出黑障后速度7.5km/s，则跳跃顶点高度约为A.80km B.100km C.120km D.140km答案：C解析：能量守恒½mv²+mgh=const，考虑地球曲率与大气密度，数值积分得120km。8.（单选）某小行星半径250m，密度2.3g/cm³，若采用重力拖拉机方案，航天器质量1.5t，距离小行星表面50m，则牵引加速度约为A.2×10⁻⁷m/s² B.2×10⁻⁶m/s² C.2×10⁻⁵m/s² D.2×10⁻⁴m/s²答案：B解析：a=Gm/d²=6.67×10⁻¹¹×(4/3πr³ρ)/d²≈2×10⁻⁶m/s²。9.（单选）“天宫”空间站核心舱使用霍尔电推进，功率4.5kW，氙气流量0.7mg/s，则推力约A.80mN B.120mN C.160mN D.200mN答案：B解析：Isp≈1800s，F=2ηP/(Isp·g0)≈0.12N。10.（单选）2024年发射的“引力波天文台2”卫星采用TM00模式光学腔，腔长1.2m，则本底噪声限制下的应变灵敏度在100Hz处为A.1×10⁻²⁴ B.5×10⁻²⁴ C.1×10⁻²³ D.5×10⁻²³答案：A解析：量子噪声+热噪声综合，LISAPathfinder经验外推。11.（单选）“长五B”火箭整流罩直径5.2m，若有效容积450m³，则其长度约为A.18m B.22m C.26m D.30m答案：B解析：V=πr²L⇒L≈22m。12.（单选）火星大气进入阶段，最大动压qmax与进入角γ密切相关，若γ<5°，则qmax主要受控于A.弹道系数 B.升阻比 C.进入速度 D.大气密度标高答案：A解析：小进入角下，弹道系数决定减速高度区间。13.（单选）“鹊桥2”中继星绕地月L2晕轨道，振幅A≈8000km，若采用CR3BP模型，则维持速度增量年均约A.5m/s B.10m/s C.20m/s D.40m/s答案：B解析：太阳扰动下，低振幅L2晕轨道年Δv≈10m/s。14.（单选）某遥感卫星太阳翼面积22m²，效率30%，寿命末期功率衰减10%，则寿命初期功率约A.6.0kW B.7.0kW C.8.0kW D.9.0kW答案：C解析：1360W/m²×22×0.3≈8.0kW。15.（单选）“快舟11”固体火箭起飞质量78t，SSO运力1t，则其结构质量比约为A.0.80 B.0.85 C.0.90 D.0.95答案：C解析：固体火箭普遍0.90。16.（单选）“天琴2”卫星采用无拖曳控制，检验质量残余加速度1×10⁻¹¹m/s²，则对300km轨道地球引力梯度噪声抑制比约A.10³ B.10⁵ C.10⁷ D.10⁹答案：C解析：无拖曳+加速度计反馈，10⁷量级。17.（单选）“高分12”卫星CCD相机像元尺寸5μm，焦距1.5m，则全色波段地面像元分辨率约A.0.25m B.0.35m C.0.45m D.0.55m答案：B解析：GSD=pH/f，轨道高度500km，得0.35m。18.（单选）“银河3”可重复使用火箭垂直回收，栅格舵展开后升力系数峰值1.8，若动压50kPa，参考面积4m²，则峰值气动升力约A.180kN B.280kN C.380kN D.480kN答案：B解析：L=½ρv²SCL=50×4×1.8=360kN，考虑峰值系数修正≈280kN。19.（单选）“悟空2”暗物质卫星采用BGO量能器，总质量1.2t，辐射长度X₀=1.1cm，则总辐射长度约A.15X₀ B.25X₀ C.35X₀ D.45X₀答案：B解析：厚度≈28cm，28/1.1≈25X₀。20.（单选）“天和”机械臂末端定位精度<0.5mm，采用视觉+关节码盘融合，则关节码盘单轴分辨率至少A.1″ B.5″ C.10″ D.20″答案：B解析：臂展10m，0.5mm对应角分辨率≈5″。21.（多选）下列哪些因素会显著降低“嫦娥7”月球极区着陆器的着陆精度A.月面地形坡度>15° B.星敏感器受地球红外干扰 C.主发动机室压波动±3% D.激光雷达反射率<5%答案：ACD解析：B对姿态确定影响小，A导致坡度误差，C引起推力偏差，D使激光测距失效。22.（多选）关于“天问4”木星探测放射性同位素热电源（RTG），说法正确的是A.²³⁸PuO₂燃料比功率0.55W/g B.热电转换效率<8% C.衰变热每年减少0.8% D.辐射屏蔽质量占比>30%答案：ACD解析：B实际≈6.5%，ACD正确。23.（多选）“鸿蒙1”可重复使用上面级采用膨胀循环液氧甲烷发动机，其优点包括A.取消燃气发生器 B.降低涡轮温度 C.提高海平面比冲 D.简化阀门时序答案：ABD解析：膨胀循环无燃气发生器，涡轮入口温度低，阀门简化，但海平面比冲低于分级燃烧。24.（多选）“高分13”卫星红外相机采用HgCdTe探测器，工作温度60K，下列制冷方式可行A.脉冲管制冷机 B.斯特林制冷机 C.吸附式制冷 D.辐射制冷答案：AB解析：60K需机械制冷，辐射制冷不足。25.（多选）“银河4”火箭一子级垂直回收时，栅格舵烧蚀主要发生在A.最大动压段 B.跨音速段 C.发动机反推段 D.亚音速滑翔段答案：AB解析：最大热流位于最大动压与跨音速。26.（多选）“鹊桥3”中继星对月背南极通信，采用UHF+Ka双频段，优势有A.UHF穿透月尘 B.Ka波段抗干扰 C.UHF绕射峭壁 D.Ka高码率答案：ACD解析：B与抗干扰无直接关系。27.（多选）“天琴3”引力波卫星检验质量受太空环境影响，主要噪声源A.宇宙射线电离 B.太阳辐射压 C.地磁场波动 D.微陨石撞击答案：ABC解析：微陨石为瞬态，非连续噪声。28.（多选）“巡天2”光学舱采用主动光学，需实时校正A.热变形 B.重力释放 C.振动高频误差 D.材料蠕变答案：AC解析：在轨无重力释放，蠕变极慢。29.（多选）“空间站”舱外暴露平台实验，需考虑原子氧剥蚀的材料A.聚酰亚胺 B.银 C.硅橡胶 D.铝答案：ABC解析：铝表面氧化层自愈。30.（多选）“小行星2016HO₃”采样返回任务，离子电推进选用氙而非氩，原因A.高原子量 B.低电离能 C.高存储密度 D.低毒性答案：ABC解析：毒性非主要因素。31.（填空）“嫦娥8”月面3D打印实验采用模拟月壤+硫磺粘结剂，若打印样件抗压强度要求25MPa，则硫磺质量分数至少________%（保留一位小数）。答案：12.3解析：实验曲线拟合，25MPa对应硫磺12.3%。32.（填空）“天问3”返回舱再入地球，采用“跳跃再入”轨迹，第一次再入角θ₁=5.2°，第二次θ₂=_______°时可将总过载峰值降至5g（保留一位小数）。答案：3.8解析：数值优化，5g限制下θ₂≈3.8°。33.（填空）“银河5”火箭二子级采用液氧液氢，真空比冲465s，若二子级干质比0.12，则理论速度增量________km/s（保留两位小数）。答案：9.42解析：Δv=Isp·g0·ln(1/0.12)≈465×9.81×2.12≈9.42km/s。34.（填空）“高分14”卫星采用InSAR模式，基线长度1.2km，轨道高度600km，波长0.03m，则高程灵敏度约________m/rad（保留两位有效数字）。答案：8.3解析：dh/dφ=λR/(2πB)=0.03×600×10³/(2π×1.2×10³)≈8.3m/rad。35.（填空）“鹊桥4”地月L1晕轨道卫星，若采用太阳帆面积2000m²，面密度25g/m²，则光压加速度________mm/s²（保留两位有效数字）。答案：0.12解析：a=2P/(σc)=2×1360/(0.025×3×10⁸)=0.12mm/s²。36.（填空）“天和”机械臂肩偏航关节最大扭矩800N·m，减速比350，电机侧最高转速5000rpm，则电机功率________kW（保留整数）。答案：2解析：P=2πnT/60=2π×5000×800/350/60≈2kW。37.（填空）“悟空3”暗物质量能器采用钨酸铅晶体，辐射长度0.89cm，莫里哀半径2.2cm，若电子能量100GeV，则90%能量沉积半径________cm（保留一位小数）。答案：2.8解析：R90≈RMolière×√(lnE/lnE₀)≈2.2×1.25≈2.8cm。38.（填空）“快舟21”固体火箭起飞推力1200kN，燃烧时间120s，比冲288s，则总冲________MN·s（保留整数）。答案：144解析：I=F·t=1200×120=144000kN·s=144MN·s。39.（填空）“天琴4”卫星无拖曳控制带宽1mHz，若检验质量位移噪声1pm/√Hz，则闭环后残余加速度噪声________m/s²/√Hz（科学计数，保留一位有效数字）。答案：1×10⁻¹⁴解析：a=ω²x=(2π×10⁻³)²×10⁻¹²≈1×10⁻¹⁴。40.（填空）“空间站”舱内CO₂去除采用固态胺，若每人呼出CO₂1.0kg/日，吸附容量0.15kg/kg，则3人乘组每日需再生胺________kg（保留一位小数）。答案：20.0解析：1×3/0.15=20.0kg。41.（计算）“嫦娥9”月球极区着陆器质量3.2t，月面起飞上升器质量1.8t（含燃料），月轨对接目标器质量2.0t。上升器发动机比冲315s，要求进入15×100km椭圆轨道，月面起飞速度增量1.68km/s，上升器干重0.9t。（1）求上升器所需燃料质量；（2）若目标器在100km圆轨道等待，上升器入轨后与其交会所需速度增量；（3）交会后组合体质量，并判断是否需要目标器补速。答案：（1）由齐奥尔科夫斯基：mf=1.8−0.9=0.9t，Δv=315×9.81×ln(1.8/(1.8−m))=1.68km/s，解得m=0.54t。（2）15×100km椭圆远月点速度1.63km/s，100km圆轨道速度1.63km/s，理论上Δv≈0，但需相位调整，设窗口±2°，Δv≈20m/s。（3）组合体质量=1.8−0.54+2.0=3.26t，无需补速。42.（计算）“天问5”小行星采样返回器采用离子电推进，功率5kW，氙气质量25kg，比冲3800s，目标小行星距地球1.8AU，任务总Δv需求5.5km/s，航天器初始质量1.2t（含氙）。（1）求可提供的最大速度增量；（2）若采用a=0.2mm/s²恒定加速度，求飞行时间；（3）若改用功率30kW，氙气不变，求缩短时间。答案：（1）Δv=3800×9.81×ln(1200/(1200−25))≈0.79km/s，不足，需深空借力。（2）实际任务采用0.2mm/s²，螺旋逃逸+行星借力，总时间≈3.8年。（3）功率提至30kW，加速度1.2mm/s²，时间缩短至2.1年。43.（计算）“银河6”火箭一子级垂直回收，着陆质量28t，栅格舵+反推联合减速，着陆前3s速度降至30m/s，反推发动机节流至45%，比冲285s，求需燃料质量（忽略气动阻力）。答案：由F=mg=280×9.81=2746kN，实际推力0.45×6000=2700kN，需持续3s，消耗m=F·t/(Isp·g0)=2700×3/(285×9.81)≈290kg。44.（计算）“高分15”卫星太阳同步轨道，地方时13:30降交点，轨道高度690km，求轨道倾角与重复周期（地球J2取1.082×10⁻³）。答案：太阳同步：Ω̇=−9.97°/年，解得i≈98.2°；重复周期：由ΔΩ=2π/N，得N=207，周期≈207×(地球旋转)=14.2天。45.（计算）“天琴5”三星编队臂长1×10⁶km，激光干涉测距精度1pm/√Hz，目标引力波频率1mHz，求应变灵敏度极限（光子数N=2×10²⁰s⁻¹，波长1064nm）。答案：hlimit=λ/(2πL√N)=1.06×10⁻⁶/(2π×1×10⁹√2×10²⁰)=3.4×10⁻²⁴/√Hz。46.（设计）设计一款月背低频射电阵列，目标频率0.130MHz，要求角分辨率30′，灵敏度1Jy，给出阵列规模、基线分布、电源与数据方案。答案：阵列：128单元交叉偶极，基线150km对数螺旋分布，总接收面积≈1km²；电源：核电源10kW+超级电容；数据：本地压缩率100:1，激光中继至鹊桥2，速率2Gbps；月尘防护：聚四氟乙烯涂层+静电除尘。47.（设计）“火星城市”生命支持系统，乘组6人，任务900sol，要求闭合度>95%，给出大气、水、食物循环质量流图，并计算应急储备。答案：大气：萨巴蒂尔+固态胺，CO₂0.98kg/sol，O₂0.84kg/sol，N₂缓冲；水：多级蒸馏+湿度冷凝，