2025年航空航天与空间探索知识考察试题及答案解析

2025年航空航天与空间探索知识考察试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1.2025年，我国计划首飞的长征十号运载火箭采用“通用化、系列化、组合化”设计，其近地轨道（LEO）运力预计达到：A.25吨B.50吨C.70吨D.100吨2.国际月球科研站（ILRS）计划中，2025年将重点推进的“勘建并行”阶段核心目标是：A.完成月球车全球遥感测绘B.建立首套月面能源供应系统C.验证月面建筑材料原位制备技术D.实现载人登月短期驻留3.小行星防御技术中，2025年国际社会重点验证的“动能撞击+激光烧蚀”复合方案，其核心优势在于：A.降低单次撞击所需动能B.可同时应对多目标威胁C.减少对目标轨道参数的依赖D.提升小天体表面物质抛射效率4.我国“夸父二号”太阳探测卫星的科学载荷中，新增的“极紫外成像仪”主要用于观测：A.太阳黑子磁场演化B.日冕物质抛射（CME）三维结构C.色球层耀斑爆发过程D.太阳风粒子能谱分布5.可重复使用航天器（RLV）的热防护系统（TPS）在2025年的技术突破中，最关键的改进是：A.采用超高温陶瓷基复合材料（UHTC）B.优化烧蚀层厚度分布算法C.集成温度-应力实时监测传感器D.开发可重复使用的柔性隔热瓦6.2025年，NASA“阿尔忒弥斯3号”任务的主要科学目标是：A.在月球南极采集水冰样本B.部署月面地震监测网络C.验证载人环月轨道交会技术D.测试月面核动力装置7.空间量子通信技术中，2025年我国计划开展的“星地纠缠光子对分发”实验，其核心目的是：A.验证量子密钥分发的抗干扰能力B.突破远距离量子隐形传态技术C.构建天地一体化量子网络节点D.测试卫星平台量子光源的稳定性8.火星探测中，“次表层探测雷达”（SHARAD）的升级版本在2025年任务中的主要改进是：A.提升穿透深度至5公里B.分辨率从百米级提升至十米级C.增加对液态水特征的识别算法D.实现全火星全球覆盖探测9.2025年，欧洲空间局（ESA）“普罗米修斯”可重复使用火箭发动机完成关键测试，其采用的创新技术是：A.甲烷-液氧推进剂组合B.3D打印整体式燃烧室C.自适应变推力控制D.闭式膨胀循环系统10.我国空间站“梦天”舱新增的“空间生命生态实验柜”中，2025年重点开展的实验是：A.微重力下植物根冠发育调控机制B.哺乳动物早期胚胎发育实验C.极端辐射环境微生物耐受性研究D.空间蛋白质晶体生长优化二、填空题（每空2分，共20分）1.2025年，我国计划发射的嫦娥七号探测器将重点探测月球________区域，目标是获取月壤中________的分布数据。2.国际月球科研站的英文缩写是________，其“基础型”阶段预计于________年完成建设。3.小行星采样返回任务中，样本封装技术的核心要求是________和________，以避免地外物质被地球环境污染。4.太阳活动周期（第25周）预计在2025年达到峰值，主要表现为________和________爆发频率显著增加。5.我国新一代载人飞船的返回舱采用________构型设计，其再入大气层时的最大过载可控制在________g以下（g为重力加速度）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述可重复使用火箭垂直回收与伞降回收的技术差异及各自优势。2.说明月球南极永久阴影区（PSR）成为2025年国际探月重点的科学意义。3.分析小行星采样返回任务对行星科学研究的三大核心贡献。4.列举太阳探测卫星需解决的三项关键技术，并说明其必要性。5.对比低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和地球静止轨道（GEO）在卫星通信应用中的优缺点。四、论述题（20分）结合2025年航天技术发展趋势，论述载人登月与载人登火任务在生命保障系统设计上的核心差异，并分析其技术挑战。答案解析一、单项选择题1.答案：B解析：长征十号是我国新一代载人运载火箭，根据2023年航天科技集团公开资料，其LEO运力目标为50吨级，主要用于支持载人登月和近地轨道大规模航天器发射。2.答案：C解析：ILRS“勘建并行”阶段（2024-2028年）的核心是验证月面资源利用技术，其中原位制备建筑材料（如月壤3D打印）是建立长期驻留设施的关键前提。3.答案：D解析：动能撞击通过动量传递改变轨道，激光烧蚀通过蒸发表面物质产生附加推力，两者结合可提升物质抛射效率，增强轨道偏转效果，尤其适用于小尺寸、低密度小行星。4.答案：B解析：“夸父二号”（先进天基太阳天文台ASO-S后续任务）的极紫外成像仪重点观测日冕物质抛射的三维结构，弥补了“夸父一号”在CME立体观测上的不足。5.答案：A解析：超高温陶瓷基复合材料（如ZrC、HfC）可耐受3000℃以上高温，是reusable航天器重复使用10次以上的关键突破，传统烧蚀材料仅能单次使用。6.答案：A解析：“阿尔忒弥斯3号”是美国重返月球的首次载人任务，其科学目标明确指向月球南极水冰采样，为后续建立月球基地提供资源依据。7.答案：C解析：星地纠缠光子对分发是构建天地量子网络的核心技术，通过卫星中转可实现全球范围量子通信，2025年实验旨在验证多节点纠缠分发的可行性。8.答案：C解析：升级后的SHARAD增加了对液态水特征（如硫酸盐矿脉、冰-水混合物）的识别算法，目标是在火星乌托邦平原等区域探测潜在地下液态水。9.答案：B解析：ESA“普罗米修斯”发动机采用3D打印整体式燃烧室，将传统200个零件减少至1个，大幅降低制造成本，是可重复使用火箭低成本化的关键技术。10.答案：B解析：“空间生命生态实验柜”2025年重点开展哺乳动物早期胚胎发育实验（如小鼠囊胚培养），研究微重力对胚胎细胞分化的影响，为载人深空探测提供生殖健康数据。二、填空题1.南极永久阴影区（PSR）；水冰（或挥发分）2.ILRS；20303.密封完整性；无菌性（或“无地球物质污染”）4.太阳耀斑；日冕物质抛射（CME）5.倒锥型（或“钝头体”）；5三、简答题1.技术差异及优势：垂直回收通过发动机反推实现软着陆，需高精度制导导航与控制（GNC）系统和变推力发动机，优势是可重复使用次数高（如SpaceX“猎鹰9号”已实现15次回收）、着陆点精确（误差＜10米）；伞降回收依赖降落伞和气囊缓冲，对发动机要求低，但回收后结构损伤大（需大修）、着陆点分散（误差＞1公里），适用于大质量载荷（如航天飞机固体助推器）。2.科学意义：月球南极PSR因永久无光照，温度低于-230℃，保存了太阳系早期挥发分（水冰、甲烷等），是研究太阳星云物质组成的“时间胶囊”；水冰可分解为氢氧作为推进剂，是月球基地的关键资源；同时，极低温度环境为红外天文观测提供了“天然冷台”，可避免地球大气干扰。3.核心贡献：①直接获取小行星物质成分数据，验证太阳系形成理论（如碳质小行星是否为地球水来源）；②分析宇宙射线暴露历史，推断小行星轨道演化时间尺度；③研究微重力下小行星表面风化层形成机制，为小行星防御提供撞击模拟参数。4.关键技术及必要性：①极紫外/软X射线成像技术：太阳活动主要发生在日冕（百万度高温），需特定波段成像以观测CME和耀斑；②高精度磁场测量技术：太阳磁场是活动驱动源，需分辨率＜0.1nT的磁强计；③抗辐射电子学：太阳高能粒子辐射强度是LEO的100倍，需加固芯片和冗余设计确保载荷寿命。5.轨道对比：LEO（200-2000km）：优点是传输延迟低（＜50ms）、信号衰减小，适用于实时通信（如星链）；缺点是覆盖范围小（单星覆盖＜5%地球表面）、需大量卫星组网。MEO（2000-35786km）：优点是覆盖范围较大（单星覆盖30%）、轨道周期与地球自转部分同步，适用于导航（如GPS）；缺点是延迟较高（50-200ms）、卫星数量仍较多。GEO（35786km）：优点是静止轨道覆盖固定区域（单星覆盖40%）、延迟稳定（约250ms），适用于广播和定点通信；缺点是高纬度地区信号弱、卫星研制成本高（需抗辐射、长寿命）。四、论述题核心差异与技术挑战：载人登月（地月距离约38万公里，驻留时间＜30天）与载人登火（地火距离0.5-4亿公里，单程需6-9个月，驻留＞500天）在生命保障系统（LSS）设计上的差异主要体现在以下方面：1.闭合度要求：登月任务因距离近、补给频繁（每2周可发射一次货运飞船），LSS闭合度（物资循环利用率）需达80%-90%即可，可依赖地面补给氧气、水和食物；而登火任务因往返周期长（约2.5年），必须实现“全闭合”（闭合度＞99%），需集成生物再生式LSS（如高等植物栽培、微生物废水处理），完全循环氧气、水和部分食物（如小麦、藻类）。2.辐射防护需求：月球轨道受地球磁层部分保护，辐射剂量约为0.3-0.5Gy/年；火星任务需穿越范艾伦辐射带和行星际空间，辐射剂量高达1-2Gy/年（超过人类年均耐受上限0.5Gy）。LSS需集成主动防护（如磁场屏蔽）和被动防护（水、塑料等轻元素屏蔽层），同时生命保障舱的结构设计需增加辐射防护材料（如聚乙烯），这对舱体质量和热管理提出更高要求。3.废物处理复杂度：登月任务废物（尿液、粪便、二氧化碳）可部分储存后随返回舱丢弃，处理系统只需短期运行；登火任务需长期（＞500天）处理废物，需开发高效的“微生物-植物”联合处理系统（如利用硝化细菌将尿液转化为植物肥料，植物吸收二氧化碳释放氧气），同时需解决微重力下液体/固体分离、微生物培养稳定性等问题。4.系统冗余与可靠性：登月任务LSS故障可通过快速返回或地面支援解决（如阿波罗13号）；登火任务因通信延迟（10-40分钟）和无法紧急返回，LSS必须具备“自主容错”能力，需采用多模块冗余设计（如双套氧气再生系统）、人工智能故障诊断（实时分析空气成分、水质参数），以及应急备用方案（如化学制氧装置作为生物再生系统的备份）。技术挑战：最大挑战是生物再生式LSS的长期稳定性。例如，高等植物在微重力下的光合作用效率、根系吸水机制与地面差异显著，需通过空间站实验（如中国