2025年航空航天科普知识竞赛试题+解析

2025年航空航天科普知识竞赛试题+解析一、单项选择题（每题2分，共40分）1.2024年11月，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”完成了第1000轨观测任务，其轨道类型属于A.地球静止轨道B.太阳同步轨道C.闪电轨道D.地球逃逸轨道【答案】B【解析】“羲和号”运行于高度约517km、倾角98.28°的太阳同步轨道，可保证全年稳定光照条件，有利于对太阳进行连续高分辨率成像。2.2025年3月，SpaceX星舰IFT7试飞中首次验证了在轨推进剂转移技术，其转移的推进剂为A.液氢/液氧B.液氧/煤油C.液氧/液态甲烷D.四氧化二氮/偏二甲肼【答案】C【解析】星舰采用全流量分级燃烧液氧甲烷发动机“猛禽”，在轨转移试验旨在为未来火星任务补给燃料。3.我国“嫦娥6号”任务计划2025年5月发射，其采样返回区域位于月球A.风暴洋北部B.南极—艾特肯盆地C.雨海东部D.静海西南部【答案】B【解析】南极—艾特肯盆地是月球最古老、最深的撞击坑，采集的样品将填补月球深部物质研究空白。4.2025年国际空间站退役前最后一次舱外维修中，宇航员更换的太阳能电池阵列材料为A.硅基刚性板B.砷化镓柔性薄膜C.钙钛矿叠层D.碲化镉玻璃基【答案】B【解析】ISS晚期采用柔性砷化镓薄膜阵列，质量轻、折叠体积小，比功率提升至>200W/kg。5.在火星大气进入过程中，下列哪项技术可有效降低最大热流密度A.刚性球锥防热大底B.可展开式充气减速器C.反向喷射发动机D.磁流体动力学减速【答案】B【解析】LOFTID等充气式减速器可增大阻力面积，降低峰值热流与过载，提升着陆质量上限。6.2025年首飞的我国新一代重复使用运载器“腾云工程”验证机，其一级动力组合为A.液氧煤油火箭+超燃冲压B.液氢液氧火箭+涡轮基冲压C.旋转爆震火箭+斜爆震冲压D.固体火箭+液氧甲烷火箭【答案】A【解析】“腾云”采用火箭基组合循环（RBCC）方案，起飞段使用液氧煤油火箭，Ma>6后切换超燃冲压。7.关于地球静止轨道卫星的日食，下列说法正确的是A.每年仅出现一次，持续6小时B.日食季前后卫星需关闭全部载荷C.地影最长持续72分钟D.地影发生在春分和秋分前后各23天【答案】D【解析】GEO卫星在春分、秋分前后地球阴影与轨道平面重合，形成“日食季”，每季约23天，最长地影70分钟。8.2025年欧空局“赫拉”任务将飞越小行星双星系统Didymos，其科学目标不包括A.测定撞击后动量转移因子B.测绘双星系统质量分布C.采集小行星样品返回地球D.验证行星防御关键技术【答案】C【解析】“赫拉”为DART后续观测任务，不采样，仅高精度测量撞击坑及轨道变化。9.在航空发动机中，用于降低NOx排放的TAPS燃烧室核心技术是A.富油燃烧—快速淬熄—贫油燃烧B.催化燃烧C.湿压缩D.可变几何涡轮【答案】A【解析】TAPS（TwinAnnularPremixingSwirler）通过分级预混贫油燃烧，降低峰值温度，抑制热力型NOx生成。10.2025年我国“昊龙”货运航天飞机首次验证水平返回，其再入最大过载约为A.1.5gB.2.5gC.4.5gD.7.0g【答案】B【解析】“昊龙”采用高升阻比翼身组合体，再入峰值过载控制在2.5g以内，显著低于返回舱的4~5g。11.关于超音速客机“爆震音爆”，下列措施不能有效削弱其强度的是A.机身长细比增大B.机头弱激波针C.发动机后置上吸布局D.提高飞行高度至40km【答案】D【解析】40km已属临近空间，空气稀薄，无法提供足够升力，且音爆强度随高度增加自然衰减，但“提高高度”并非主动削弱技术。12.2025年NASA“蜻蜓号”探测器将登陆土卫六，其飞行方式采用A.固定翼滑翔B.共轴旋翼C.四轴多旋翼D.弹跳式【答案】B【解析】土卫六大气密度约为地球1.5倍，重力仅0.14g，共轴旋翼效率高，可携带全套科学载荷。13.在卫星导航三频载波相位组合中，能有效消除电离层一阶项的组合系数需满足A.α+β+γ=0B.αf1+βf2+γf3=0C.α/f1+β/f2+γ/f3=0D.αf1²+βf2²+γf3²=0【答案】B【解析】电离层延迟与频率平方成反比，三频线性组合消除一阶电离层需满足αf1+βf2+γf3=0。14.2025年我国“天问三号”火星采样返回任务中，上升器与轨道器对接采用A.杆锥式B.周边式C.弱撞击式D.机械臂捕获式【答案】C【解析】火星轨道无人对接采用弱撞击+激光雷达引导，降低燃料消耗，提高对接容差。15.关于复合材料机翼的“盐雾老化”试验，下列说法错误的是A.试验温度通常控制在35±2℃B.5%NaCl溶液pH值6.5~7.2C.试验周期为1000小时D.仅考核表面涂层附着力【答案】D【解析】盐雾试验不仅考核涂层，还需评估层间剪切、弯曲强度等力学性能退化。16.2025年首飞的“云雀”高空长航时无人机采用氢燃料电池，其液氢储罐绝热方式为A.真空粉末B.多层绝热+高真空C.泡沫玻璃D.气凝胶填充【答案】B【解析】航空液氢储罐要求质量轻、热漏小，采用MLI+高真空方案，蒸发率<1%/天。17.在火箭回收“着陆腿”缓冲材料中，下列哪种属于可重复使用金属蜂窝A.铝蜂窝B.镍基高温合金蜂窝C.不锈钢蜂窝D.钛合金蜂窝【答案】D【解析】钛合金蜂窝比强度高、耐海洋大气腐蚀，经10次以上压缩循环仍保持80%能量吸收能力。18.2025年国际民航组织（ICAO）开始实施的CORSIA碳抵消基准年为A.2019B.2020C.2021D.2022【答案】A【解析】CORSIA以2019年国际航线CO₂排放量为基准，要求2027年起抵消增量部分。19.关于“量子雷达”探测隐身目标，下列说法正确的是A.利用纠缠光子对可完全消除背景噪声B.需工作在极低温度下C.可突破传统雷达的瑞利极限D.已实现500km外实战探测【答案】C【解析】量子照明雷达利用纠缠增益，可在低信噪比下突破经典灵敏度极限，但目前作用距离仅公里级。20.2025年我国“太极三号”引力波探测卫星编队臂长为A.1×10⁴kmB.1×10⁵kmC.3×10⁵kmD.1×10⁶km【答案】C【解析】“太极三号”采用日心轨道，三颗卫星臂长约30万公里，与LISA相同量级。二、多项选择题（每题3分，共30分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）21.下列哪些因素会导致地球静止卫星轨道倾角自然增大A.地球非球形J2项摄动B.月球引力摄动C.太阳辐射压D.太阳引力摄动【答案】B、D【解析】日月引力对GEO产生长期倾角摄动，约0.75°/年，需定期南北位保。22.2025年NASA“阿尔忒弥斯4”任务中，月球门户（Gateway）空间站将部署的舱段包括A.国际居住舱（IHAB）B.欧洲补给舱（ESM）C.加拿大机械臂（Canadarm3）D.俄罗斯节点舱（UM）【答案】A、C【解析】Artemis4携带IHAB与机械臂，ESM为服务舱非独立舱段，俄罗斯节点舱推迟至Artemis5。23.关于超音速燃烧冲压发动机，下列说法正确的是A.燃烧室入口马赫数>5B.气流在燃烧室滞留时间<1msC.采用支板火焰稳定器D.燃料喷射需与气流反向【答案】B、C【解析】超声速燃烧核心为毫秒级滞留，支板可产生斜激波与回流区；喷射多为顺流或横向，非反向。24.2025年我国“彩虹7”太阳能无人机在平流层飞行时，需重点考虑的环境因素有A.臭氧浓度B.紫外线辐照C.低温脆化D.大气密度波动【答案】B、C、D【解析】平流层臭氧浓度低，紫外线强烈；夜间温度可至80℃，需防脆化；密度波动影响升力。25.下列哪些技术可用于降低直升机旋翼噪声A.后掠桨尖B.主动后缘襟翼C.高阶谐波控制（HHC）D.增大桨盘载荷【答案】A、B、C【解析】后掠、主动襟翼、HHC均可减弱桨涡干扰噪声；增大桨盘载荷会提高噪声。26.2025年欧空局“太空骑士”（SpaceRider）再入返回特点包括A.升力体布局B.伞降着陆C.滑翔水平着陆D.可重复使用5次【答案】A、C、D【解析】SpaceRider采用升力体+滑翔着陆，着陆gear为滑橇，可重复使用5次，无伞降。27.关于卫星星座“星际链路”激光通信，下列说法正确的是A.采用1550nm波段B.捕获跟踪瞄准（ATP）精度需<10μradC.可抵御>30dB云层衰减D.链路预算需考虑多普勒频移【答案】A、B、D【解析】1550nm人眼安全、光纤器件成熟；ATP精度μrad级；云层导致链路中断，不抵御；高速相对运动产生多普勒。28.2025年我国“载人月面着陆器”下降级推进剂组合可选A.液氧/液氢B.液氧/煤油C.液氧/甲烷D.四氧化二氮/偏二甲肼【答案】A、B、C【解析】月面着陆器要求可重复启动、高比冲，液氧搭配氢/煤油/甲烷均为候选，毒发已淘汰。29.下列哪些属于“绿色航空”技术路线A.电推进边界层抽吸B.氢燃料涡轮发动机C.可持续航空燃料（SAF）D.开式转子发动机【答案】A、B、C、D【解析】四项均为ICAO认可的减排技术，开式转子可降低10~15%油耗。30.2025年NASA“X66”验证机采用的桁架支撑翼（TTBW）优势包括A.减小诱导阻力B.降低结构重量C.提高颤振速度D.减小地面滑跑距离【答案】A、B、C【解析】TTBW通过大展弦比减阻，桁架卸载翼根弯矩，减重并提高颤振速度；对滑跑距离影响小。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）31.2025年首飞的“空天飞机”若采用碳/碳复合材料前缘，可承受1800℃驻点温度。【答案】√【解析】碳/碳在惰性环境下可耐3000℃，再入段表面氧化环境下1800℃可行。32.地球静止轨道卫星的星下点轨迹在地图上呈“8”字形，是因为轨道倾角不为零。【答案】√【解析】倾角≠0时卫星南北摆动，结合地球自转形成“8”字。33.火星大气中CO₂占比超过95%，因此可直接作为冲压发动机氧化剂。【答案】×【解析】火星大气稀薄，动压不足，无法支撑冲压燃烧；需携带氧化剂。34.2025年国际首个“太空酒店”采用充气式模块，其多层材料包含Vectran纤维。【答案】√【解析】充气舱壳体采用Vectran+Nextel+聚氨酯泡沫，抗微流星体与辐射。35.在航空涡轮发动机中，提高涡轮前温度可线性提升推重比，无需考虑冷却技术。【答案】×【解析】温度提升受材料极限限制，需单晶叶片、气膜冷却、热障涂层等综合技术。36.2025年我国“银河”高超声速民航班机采用“乘波体”布局，其升阻比可达8~10。【答案】√【解析】乘波体利用激波附体，Ma=6时L/D>8，显著优于传统锥体。37.卫星导航三频校正可完全消除电离层二阶项误差。【答案】×【解析】三频仅消除一阶项，二阶项与地磁场相关，需模型修正。38.2025年NASA“蜻蜓号”探测器在土卫六飞行时，旋翼尖端速度可低于地球直升机。【答案】√【解析】土卫六大气密度高、重力低，相同升力下转速低，Tipspeed≈60m/s，低于地球200m/s。39.2025年欧空局“太空骑士”再入最大过载可达6g。【答案】×【解析】升力体再入过载<2.5g，保障实验载荷安全。40.2025年国际民航组织（ICAO）规定，所有航空器必须配备自动相关监视—广播（ADSB）Out。【答案】√【解析】2020年起已强制，2025年覆盖全球大部分空域。四、填空题（每空2分，共20分）41.2025年我国“天问三号”火星采样返回任务，上升器与轨道器在火星轨道对接速度增量约为________m/s。【答案】450【解析】火星轨道交会需约450m/s用于相位调整与圆化。42.2025年NASA“X66”验证机桁架支撑翼展弦比达到________，创民航历史之最。【答案】24【解析】TTBW展弦比24，较波音787提升约70%。43.2025年SpaceX星舰在轨推进剂转移试验中，液氧与液态甲烷质量流量比约为________。【答案】3.6【解析】猛禽发动机混合比3.6，转移过程保持相同比例。44.2025年我国“太极三号”引力波探测卫星，激光干涉测距精度达到________pm/√Hz。【答案】10【解析】目标位移噪声<10pm/√Hz，满足10⁻⁰重力波应变灵敏度。45.2025年欧空局“太空骑士”再入返回，机身表面最高温度约为________℃。【答案】1850【解析】升力体再入峰值热流约1.2MW/m²，对应温度1850℃。46.2025年国际空间站退役前，最后一次舱外维修中，宇航员更换的砷化镓太阳能电池转换效率达到________%。【答案】32【解析】第三代三结砷化镓，实验室记录33%，工程化32%。47.2025年我国“彩虹7”太阳能无人机，翼展达到________m，创平流层无人机纪录。【答案】62【解析】为降低诱导阻力，翼展62m，展弦比>30。48.2025年NASA“蜻蜓号”探测器在土卫六表面最大飞行高度约为________km。【答案】4【解析】任务设计最大爬升4km，巡视沙丘与撞击坑。49.2025年我国“昊龙”航天飞机水平返回着陆速度约为________km/h。【答案】310【解析】高升阻比滑翔，进场速度170kt，≈310km/h。50.2025年国际民航组织（ICAO）CORSIA碳抵消价格上限为________美元/吨CO₂。【答案】50【解析】2025年价格上限50美元，防止市场过度波动。五、简答题（每题10分，共30分）51.简述2025年我国“嫦娥6号”月球背面采样返回任务中，中继通信卫星“鹊桥二号”相较于“鹊桥”的三项技术升级，并说明其科学意义。【答案】（1）轨道升级：由地月L2晕轨道改为环月大椭圆极轨，星下点覆盖南极—艾特肯盆地，通信时延降低至0.3s，支持实时遥测。（2）载荷升级：新增毫米波高速数传链路，码速率提升至1Gbps，满足月面上升器高清视频回传；搭载极紫外相机，监测地球等离子层。（3）寿命升级：采用高比冲氙离子推进，燃料节省40%，设计寿命8年，为后续“嫦娥7、8”及国际月球科研站提供长期中继。科学意义：实现月球背面高速数据实时回传，提升采样任务可靠性；极紫外成像可研究地球空间天气对月面探测器的影响，填补国际空白。52.2025年SpaceX星舰IFT7首次完成在轨推进剂转移，请分析液氧甲烷在微重力环境下稳定传输的关键技术难点及解决方案。【答案】难点1：气液界面失重混杂，易形成气泡导致泵cavitation。方案：采用“坦克内隔板+旋转蓄液器”产生人工重力，将液相聚集于出口；转移前启动“推进管理装置”（PMD）筛网，利用表面张力蓄液。难点2：低温推进剂蒸发损失，微重力下自然对流消失，压力控制困难。方案：设置“自增压”系统，利用甲烷蒸发气经换热器冷却后回流，维持储罐压力；采用“喷射冷却”降低液温，减少蒸发。难点3：两艘星舰相对姿态漂移，管路对接密封失效。方案：使用“弱撞击对接环”+激光雷达引导，允许±10cm误差；波纹管补偿轴向位移，双重金属密封圈保证真空绝热。难点4：转移过程热量侵入导致液氧甲烷温度分层，影响发动机启动。方案：设置“再循环搅拌泵”，每10分钟循环一次，消除温差；转移结束后进行“排放再入”试验，验证剩余推进剂安全处理。53.2025年欧空局“太空骑士”首次任务将携带“微重力燃烧实验柜”，请说明在升力体再入过载<2.5g条件下，如何保证柜内火焰实验数据完整回收。【答案】（1）实验柜结构：采用“双壳体”设计，外壳为铝合金桁架+防热瓦，内壳为钛合金密封舱，中间填充气凝胶隔热，再入过程内壳温升<30℃。（2）缓冲系统：柜体与航天器骨架间布置8个形状记忆合金（SMA）减震器，可吸收>90%振动能量，实验载荷峰值加速度<3g。（3）数据存储：使用三层备份——高速SSD+抗辐射MRAM+光纤记录器，再入黑障前通过“星际链路”激光实时下传，地面同步镜像。（4）供电保障：柜内独立锂电池组+超级电容，支持实验持续至着陆后2小时；电池组置于真空隔舱，防止低压膨胀。（5）回收流程：水平着陆后，地面人员30分钟内开启舱门，取出实验抽屉，全程冷链运输至实验室，确保燃烧产物不降解，实现数据完整回收。六、综合论述题（20分）54.2025年被国际航天界称为“火星采样返回元年”。请结合我国“天问三号”、NASA“样本返回着陆器”（SRL）及ESA“地球返回轨道器”（ERO）三方任务，比较三种火星上升器方案的动力系统、起飞质量、对接方式及科学价值，并展望2030年后人类火星探测的技术趋势。【答案】（1）动力系统天问三号：采用液氧/液氢上面级发动机，真空比冲450s，推力25kN，可多次启动，适应火星沙尘环境；液氧采用火星大气CO₂电解制取技术验证，氢由地球携带。SRL：使用固体火箭发动机“Star64”，比冲290s，推力40kN，一次性使用，结构简单，可靠性高，但无法推力调节。ERO：采用液氧/甲烷发动机“Berta”，比冲360s，推力15kN，可三次启动，甲烷由地球携带，液氧由火星大气制取。（2）起飞质量天问三号：上升器总质量约55