2025年航空航天科普知识竞赛考试真题及答案

2025年航空航天科普知识竞赛考试练习题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列关于液体火箭发动机与固体火箭发动机的描述，错误的是：A.液体发动机比冲高，适合需要多次启动的任务B.固体发动机结构简单，可靠性高，常用于火箭助推级C.液体发动机燃料与氧化剂需在发射前加注，准备时间长D.固体发动机推力调节灵活，可实现大范围变推力答案：D（固体发动机推力调节难度大，液体发动机更易实现变推力）2.中国空间站“天宫”的基本构型由天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱组成，其中负责空间站组合体管理与控制的舱段是：A.天和核心舱B.问天实验舱C.梦天实验舱D.巡天空间望远镜答案：A（天和核心舱是管理控制中心，问天实验舱侧重生命科学实验，梦天实验舱侧重微重力科学实验）3.2024年发射的嫦娥六号任务成功从月球背面采集月壤，其采用的月地转移轨道与传统返回轨道最大区别在于：A.利用了地月拉格朗日L2点的引力辅助B.直接从月球轨道返回地球C.采用“跳跃式再入”（半弹道跳跃返回）技术D.降低了再入速度以减少热防护压力答案：C（嫦娥五号已验证半弹道跳跃返回，嫦娥六号因月背采样需调整轨道参数，但再入方式延续此技术）4.下列关于“星链”（Starlink）卫星的描述，正确的是：A.所有卫星均部署在近地轨道（LEO），轨道高度约36000公里B.采用Ka频段与Ku频段通信，支持全球高速互联网接入C.单星设计寿命仅1年，需频繁补网D.卫星数量已超过10000颗，对天文观测无影响答案：B（星链轨道高度约550公里，单星寿命5-7年，大量卫星可能干扰天文观测）5.太阳同步轨道的主要特点是：A.轨道平面与太阳光线保持固定夹角，卫星可在相同地方时经过同一纬度B.轨道周期与地球自转周期相同，卫星相对地面静止C.轨道倾角为0°，仅覆盖赤道附近区域D.轨道高度极高（>36000公里），适合通信卫星答案：A（地球静止轨道周期与自转同步，倾角0°；太阳同步轨道倾角约98°，轨道高度约600-1000公里）6.火箭发射时，“发射窗口”的确定不考虑以下哪个因素？A.目标轨道的位置与姿态要求B.发射场气象条件（如风速、雷电）C.火箭整流罩的气动外形D.航天器与地面测控站的覆盖范围答案：C（整流罩气动外形是设计阶段确定的，发射窗口主要考虑轨道、气象、测控覆盖）7.下列关于“可重复使用火箭”的关键技术，错误的是：A.高精度返回制导与控制技术（GNC）B.发动机多次启动与变推力技术C.防热材料的重复使用性能（如碳/碳复合材料）D.火箭箭体无需减重，因重复使用可增加结构强度答案：D（可重复使用火箭需在结构强度与重量间平衡，过度增重会降低运载效率）8.2023年发射的“天问一号”任务完成了对火星的“绕、落、巡”探测，其搭载的“祝融号”火星车采用的能源系统是：A.太阳能电池板+锂离子电池B.放射性同位素热电发生器（RTG）C.氢氧燃料电池D.核裂变反应堆答案：A（祝融号以太阳能为主，RTG用于“毅力号”等需要长寿命、高功率的任务）9.下列关于“太空垃圾”的描述，错误的是：A.主要包括失效卫星、火箭残骸、碰撞产生的碎片等B.直径1厘米以下的碎片可通过地面雷达监测跟踪C.国际空间站需定期进行轨道机动规避较大碎片D.激光清除、机械臂捕获是潜在的清除技术答案：B（直径1厘米以下碎片难以通过常规雷达监测，需光学望远镜辅助）10.月球的“潮汐锁定”现象导致：A.月球自转周期与公转周期相同，始终以同一面朝向地球B.月球表面重力是地球的1/6C.月球没有大气层D.月球昼夜温差极大（-180℃至160℃）答案：A（潮汐锁定是引力长期作用的结果，其他选项是月球自身属性）二、填空题（每空2分，共20分）1.长征五号运载火箭的地球同步转移轨道（GTO）运载能力约为______吨。（答案：14）2.中国北斗卫星导航系统（BDS）的全球系统由______颗中圆地球轨道（MEO）卫星、3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和3颗地球静止轨道（GEO）卫星组成。（答案：24）3.国际空间站（ISS）的运行轨道高度约为______公里，倾角51.6°。（答案：400）4.2024年发射的“嫦娥七号”任务将重点探测月球______区域的水冰资源。（答案：南极）5.火箭发动机的“比冲”是指单位推进剂产生的______，单位为秒。（答案：冲量）6.美国“阿尔忒弥斯”计划的目标是在2025年前将首位______送上月球。（答案：女性）7.航天器返回地球时，与大气层剧烈摩擦产生的高温主要通过______材料（如烧蚀材料）吸收或辐射热量。（答案：防热）8.太阳活动的周期约为______年，高峰时会引发磁暴，影响航天器电子设备。（答案：11）9.中国首颗探日卫星“羲和号”的科学目标是研究太阳______的形成与演化。（答案：大气（或日冕、光球层））10.火箭的“推重比”是指发动机推力与______的比值，是衡量火箭性能的重要指标。（答案：火箭总重量）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述“霍曼转移轨道”的原理及其在深空探测中的应用。答案：霍曼转移轨道是一种椭圆轨道，用于在两个共面圆轨道之间转移航天器。其原理是通过两次变轨：第一次在近心点加速，使航天器进入椭圆转移轨道；第二次在远心点再次加速，进入目标圆轨道。该轨道是能量最省的转移方式，广泛应用于地火转移、地月转移等任务（如火星探测器、月球探测器的轨道设计）。2.为什么空间站通常选择近地轨道（LEO，高度约400公里）？请从成本、科学实验、轨道衰减等角度分析。答案：①成本：近地轨道所需火箭推力较小，发射成本低；②科学实验：近地轨道微重力环境（约10⁻⁶g）满足大多数实验需求，且便于物资补给和人员往返；③轨道衰减：虽然近地轨道存在稀薄大气阻力（轨道会缓慢衰减），但通过定期推进剂补加可维持轨道，相比更高轨道（如GEO），维护成本更低；④测控覆盖：近地轨道与地面测控站通信延迟小，便于实时控制。3.太阳风对航天器有哪些影响？目前有哪些防护措施？答案：影响：①高能带电粒子（质子、电子）会轰击航天器表面，导致材料老化、太阳能电池效率下降；②穿透舱壁后可能干扰电子设备，引发单粒子翻转（SEU）或器件损伤；③强太阳风可能改变航天器轨道（微小推力累积）。防护措施：①增加屏蔽材料（如铝、聚乙烯）厚度，阻挡低能粒子；②关键电子器件采用抗辐射加固设计（如冗余电路、耐辐射芯片）；③任务规划时避开太阳活动高峰，或调整航天器朝向减少暴露面积；④实时监测空间环境，必要时启动保护模式（如关闭非必要设备）。4.简述“星敏感器”的工作原理及其在航天器导航中的作用。答案：工作原理：星敏感器通过光学镜头拍摄星空图像，比对内置星图数据库，确定航天器相对于恒星的姿态（指向）。作用：①提供高精度姿态数据（误差通常小于0.1角秒），是航天器姿态控制的核心传感器；②与陀螺、GPS等组合，实现自主导航（无需地面测控）；③用于卫星编队飞行、深空探测器定向（如指向目标天体或地球）。5.中国“巡天空间望远镜”与哈勃望远镜相比有哪些技术优势？答案：①视场更大：巡天的有效视场是哈勃的300倍，相同时间内可观测更多天区；②分辨率相近：主镜口径2米（哈勃2.4米），但通过先进的光学设计实现等效分辨率；③共轨运行：与空间站共轨，可定期对接维护（如更换载荷、升级设备），哈勃需航天飞机维修（已退役）；④多波段覆盖：支持紫外、可见光、近红外观测，扩展科学探测范围；⑤数据传输效率高：依托中国天链中继卫星系统，实时回传数据，缩短科学成果产出周期。四、论述题（每题10分，共20分）1.载人航天与无人深空探测是航天发展的两大方向，请结合具体任务（如神舟载人飞船、天问一号火星探测），论述两者的技术难点与互补性。答案：技术难点对比：载人航天：①生命保障系统（环控生保）：需维持氧气、水、温度、湿度等参数，处理二氧化碳和废物（如神舟飞船的再生式生保系统）；②高安全性：运载火箭、飞船的可靠性要求极高（长征二号F火箭可靠性达0.98）；③应急救生：需逃逸塔、冗余设计等确保航天员安全（如发射段逃逸、返回段精确着陆）；④长期驻留：需解决微重力对人体的影响（肌肉萎缩、骨丢失），支持数月级任务（如空间站航天员驻留6个月）。无人深空探测：①远距离通信：信号延迟长（地火通信延迟约20分钟），需自主导航与控制（天问一号火星车“自主避障”）；②极端环境适应：如火星低温（-120℃）、辐射强，需热控系统（同位素热源）、抗辐射材料；③能源限制：远离太阳时太阳能不足（如木星探测需RTG）；④任务自主性：无法实时干预，需星载计算机自主决策（如探测器进入、下降与着陆（EDL）阶段的“7分钟恐怖”自主控制）。互补性：①载人航天为无人探测提供技术储备（如高精度导航、生命保障技术可用于长期无人任务）；②无人探测为载人任务探路（如天问一号验证火星着陆技术，为未来载人登火奠定基础）；③科学目标互补：载人任务可开展需要人工操作的精细实验（如空间材料制备），无人任务可覆盖高风险、长周期目标（如小行星采样、太阳系边缘探测）；④公众影响力：载人航天激发公众兴趣，推动航天投入；无人探测拓展科学边界，支撑载人任务的科学目标（如月球基地选址需无人探测器先进行资源勘探）。2.可重复使用火箭技术被认为是“航天工业的革命”，请分析其关键技术挑战及对未来航天发展的意义。答案：关键技术挑战：①精确返回控制：火箭一子级需从超高速（约2.3公里/秒）、高动态的再入环境中，通过发动机反推、栅格舵调整姿态，实现垂直软着陆（误差需小于10米），对GNC系统（制导、导航与控制）的精度和鲁棒性要求极高；②发动机多次启动：液体发动机需在真空、高温、高压环境下多次点火（如SpaceX“梅林”发动机可重复使用10次以上），对材料疲劳、冷却系统提出严苛要求；③热防护系统：再入时箭体表面温度可达2000℃以上（超高速段），需使用可重复的防热材料（如SpaceX的“PICA-X”烧蚀材料，或中国的新型陶瓷基复合材料）；④快速检修与复用：箭体回收后需快速检测（如发动机、结构裂纹）、更换易损件（如密封件），降低周转时间（目标从数月缩短至数天）；⑤成本平衡：重复使用需增加结构重量（如着陆腿、冗余传感器），可能降低运载效率，需通过大规模发射（年发射百次以上）摊薄成本。对航天发展的意义：①大幅降低发射成本：传统一次性火箭成本中，箭体占比约60%（如长征五号箭体成本数亿元），可重复使用后单次发射成本有望降低至原1/5甚至更低（如SpaceX“猎鹰9号”从6200万美元