2025年航天科技基础知识考试题及答案

2025年航天科技基础知识考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.航天器脱离地球引力所需的最小发射速度被称为：A.第一宇宙速度（7.9km/s）B.第二宇宙速度（11.2km/s）C.第三宇宙速度（16.7km/s）D.逃逸速度（取决于目标天体）2.地球同步轨道的轨道高度约为：A.200-2000kmB.35786kmC.50000kmD.100000km3.以下哪类推进剂属于化学推进剂？A.离子推进剂（氙气）B.电弧加热推进剂（氨）C.液氧/甲烷D.核热推进剂（氢）4.太阳同步轨道的关键特性是：A.轨道平面与太阳光线夹角保持恒定B.轨道周期与地球自转周期相同C.轨道倾角为0°D.轨道高度低于200km5.航天器再入大气层时，热防护系统的主要作用是：A.反射所有太阳辐射B.通过烧蚀或辐射耗散动能转化的热能C.维持舱内压力平衡D.抵御微流星体撞击6.以下哪项是空间站长期驻留的核心技术？A.快速交会对接B.单组元肼推进C.太阳能帆板供电D.再生式生命保障系统（环控生保）7.火星探测任务中，“气动捕获”技术的主要目的是：A.减少着陆时的冲击力B.利用火星大气降低轨道速度C.提高探测器的通信效率D.延长探测器的工作寿命8.小行星采样返回任务中，“接触式采样”通常采用的设备是：A.机械臂+采样铲B.激光烧蚀装置C.磁选器D.离子推进器9.以下哪种轨道类型适用于全球导航卫星系统（如北斗）？A.地球静止轨道（GEO）B.中圆地球轨道（MEO）C.低地球轨道（LEO）D.高椭圆轨道（HEO）10.可重复使用运载火箭的关键技术不包括：A.发动机多次启动B.精确返回着陆控制C.防热材料重复使用D.固体火箭发动机推力调节二、填空题（每空1分，共20分）1.近地轨道（LEO）的典型高度范围是________km至________km。2.霍曼转移轨道是一种________轨道，用于在两个共面圆轨道之间转移航天器，其所需能量________（填“最高”或“最低”）。3.载人航天器的应急救生系统包括________（发射段）和________（在轨段）两种主要模式。4.嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走中，“回”的标志性任务是________（任务名称），其采用的月球轨道无人交会对接技术突破了________的难题。5.电推进系统的主要类型包括________、________和________，其中________（类型）目前应用最广。6.空间环境中对航天器威胁最大的辐射源是________和________，防护手段主要包括________和________。7.空间站组合体的轨道维持通常通过________（设备）完成，其推进剂补加依赖________（技术）。8.小行星探测中，“双小行星重定向测试（DART）”任务的科学目标是验证________技术，为________提供数据支持。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述宇宙速度的分类及其物理意义。2.比较化学推进与电推进的优缺点，并说明各自适用的任务场景。3.太阳同步轨道为何被广泛应用于对地观测卫星？请结合轨道特性与应用需求分析。4.载人航天器的生命保障系统需要解决哪些关键问题？请列举至少4项并简要说明。5.火星探测中“恐怖七分钟”指的是什么？分析其面临的主要挑战及应对措施。四、论述题（每题10分，共20分）1.结合中国航天工程实例（如载人航天、探月工程、行星探测），论述“天地一体化”航天体系的构建逻辑与技术支撑。2.未来深空探测（如载人登月、火星采样返回、木星系探测）对推进技术提出了哪些新需求？请从能量效率、任务适应性、可靠性等角度展开分析。答案及解析一、单项选择题1.B（第二宇宙速度是脱离地球引力的最小速度，第一宇宙速度是环绕速度，第三宇宙速度是脱离太阳系的速度。）2.B（地球同步轨道高度约为35786km，周期23小时56分4秒，与地球自转同步。）3.C（液氧/甲烷是化学推进剂，离子、电弧加热属于电推进，核热属于核推进。）4.A（太阳同步轨道通过调整轨道倾角，使轨道平面与太阳光线夹角恒定，保证对地观测时光照条件一致。）5.B（再入时动能转化为热能，热防护系统通过烧蚀（如碳基材料）或辐射（如陶瓷瓦）耗散热量。）6.D（再生式环控生保系统可循环利用水、氧气，是长期驻留的核心，其他选项为辅助技术。）7.B（气动捕获利用行星大气摩擦降低速度，减少推进剂消耗，是深空探测的关键技术。）8.A（接触式采样通常用机械臂+采样铲或钻头，激光烧蚀用于非接触，磁选器用于成分分析。）9.B（北斗导航卫星主要部署在MEO（约21500km），兼顾全球覆盖与信号延迟。）10.D（固体发动机推力调节困难，可重复使用火箭多采用液体发动机（如SpaceX的“梅林”、蓝箭的“天鹊”）。）二、填空题1.200；20002.椭圆；最低3.逃逸塔逃逸；应急返回4.嫦娥五号；月面采样后上升器与轨道器对接5.静电式（离子）；电磁式（霍尔）；电热式（电阻加热）；霍尔推进器6.范艾伦辐射带；太阳质子事件；材料屏蔽；姿态控制7.推进舱发动机；天舟货运飞船交会对接补加8.小行星轨道偏转；行星防御三、简答题1.宇宙速度分类及意义：宇宙速度分为三类：-第一宇宙速度（7.9km/s）：航天器绕地球做圆周运动的最小发射速度，是近地轨道的环绕速度。-第二宇宙速度（11.2km/s）：航天器脱离地球引力束缚的最小速度，是行星际探测的门槛。-第三宇宙速度（16.7km/s）：航天器脱离太阳系引力束缚的最小速度，用于恒星际探测（如“旅行者”号）。意义：为航天器发射、轨道设计提供理论依据，是航天任务规划的基础参数。2.化学推进与电推进对比：-化学推进：优点是推力大（千牛级）、响应快，适用于发射段、变轨段等高推力需求任务；缺点是比冲低（200-450s）、推进剂消耗大。-电推进：优点是比冲高（1000-10000s）、推进剂效率高，适用于轨道维持、深空探测等长期低推力任务；缺点是推力小（毫牛级）、需要大功率电源（如太阳能或核能）。3.太阳同步轨道的应用分析：太阳同步轨道的特性是轨道平面进动角速度与太阳视运动角速度一致（约0.9856°/天），因此卫星每次过同一纬度的地方时相同。这一特性使其广泛用于对地观测（如资源卫星、气象卫星）：-光照条件稳定，利于光学载荷成像（避免阴影变化干扰）；-覆盖全球周期短（通常1-3天），满足高频次观测需求；-轨道高度适中（500-1000km），兼顾分辨率与覆盖范围。4.载人航天器生命保障关键问题：-氧气供应：通过电解水（水电解制氧）或固体燃料氧烛（应急）生成氧气，维持舱内氧分压（约21kPa）。-二氧化碳去除：利用氢氧化锂（LiOH）吸收或萨巴捷反应（CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O）循环处理。-水再生：收集航天员尿液、汗液及舱内冷凝水，通过蒸馏、过滤、膜分离等技术净化，循环利用率需达90%以上。-温湿度控制：通过热交换器调节舱内温度（18-26℃），除湿器维持湿度（30%-70%），避免设备结露或人体不适。5.火星“恐怖七分钟”挑战与应对：“恐怖七分钟”指探测器从进入火星大气到软着陆的过程（约7分钟），面临以下挑战：-高速再入：火星大气稀薄（仅为地球1%），需通过大底防热（如超高温陶瓷）耗散动能，同时避免烧蚀过度。-通信延迟：地火距离导致信号延迟10-20分钟，无法实时控制，需依赖自主导航（如惯性导航+视觉导航）。-降落伞减速：火星大气密度低，降落伞开伞时机需精确计算（通常在海拔10-12km），否则可能无法有效减速。-动力下降：最后阶段需发动机反推（如“好奇号”的“天空起重机”），需高精度控制推力与姿态，避免触地冲击。应对措施：采用“气动减速+降落伞+动力反推”复合减速方案，结合冗余传感器（如激光测距、加速度计）和自主决策算法。四、论述题1.“天地一体化”航天体系的构建逻辑与技术支撑：中国航天通过“三步走”战略（载人航天、探月工程、行星探测）逐步构建“天地一体化”体系，其核心逻辑是“需求牵引、技术驱动、体系融合”。-载人航天：以空间站（如天宫）为核心，突破了交会对接（天舟货运飞船）、再生生保（环控生保系统）、长期驻留（神舟载人飞船）等技术，形成“天地往返+在轨服务”能力。-探月工程：从“绕”（嫦娥一号）到“落”（嫦娥三号、四号）再到“回”（嫦娥五号），突破了月面采样、月球轨道对接、高速再入返回等技术，建立了“地月空间探测”体系。-行星探测：天问一号实现“绕、着、巡”一步到位，验证了火星大气进入、自主导航、地火通信（中继星+深空站）等技术，拓展了“行星际探测”能力。技术支撑包括：-运载火箭：长征五号（大推力）、长征八号（可重复使用）等提供多样化发射能力；-通信测控：深空测控网（喀什、佳木斯、阿根廷站）实现地月/地火通信覆盖；-数据应用：地面站（如密云站）与卫星应用中心（如国家卫星气象中心）整合数据，服务气象、资源、应急等领域。综上，“天地一体化”体系通过任务链牵引技术链，最终实现从近地空间到行星际的全面覆盖，支撑国家空间战略与民生需求。2.未来深空探测对推进技术的新需求：未来任务（如载人登月、火星采样返回、木星系探测）对推进技术提出了更高要求：-能量效率：传统化学推进比冲低（如液氧/液氢约450s），载人登月需携带大量推进剂（如阿波罗计划登月舱需约10吨燃料），限制有效载荷。核热推进（比冲800-1000s）或核电推进（比冲2000-5000s）可大幅降低推进剂需求，提升任务效率。-任务适应性：载人任务需“高推力+可重复启动”（如登月下降段需多次调整推力），而木星系探测需“长期低推力”（电推进适合轨道转移）。混合推进系统（化学+电推进）可兼顾不同阶段需求。-可靠性：深空任务无法地面干预，推进系统需具备冗余设计（如