2025年航天考试试题与参考答案

2025年航天考试试题与参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.我国新一代载人运载火箭“长征十号”采用“通用芯级+模块化”设计，其一级主动力系统的推进剂组合为（）。A.液氧+煤油B.液氢+液氧C.偏二甲肼+四氧化二氮D.固体推进剂2.2024年发射的“天问二号”探测器执行小行星采样返回任务，其目标天体为（）。A.谷神星B.图塔蒂斯C.近地小行星2016HO3D.灵神星3.空间站“梦天实验舱”搭载的“空间冷原子钟组”主要用于（）。A.微重力环境下的量子通信实验B.高精度时间频率基准研究C.空间材料凝固过程观测D.地球电离层等离子体探测4.月球南极永久阴影区探测的核心科学目标是（）。A.分析月壤中铁橄榄石含量B.寻找水冰等挥发性物质C.研究月壳磁场异常分布D.探测月球内部核幔边界5.商业航天中，可重复使用火箭回收时采用的“栅格舵”主要作用是（）。A.增加箭体结构强度B.调节发动机推力方向C.在大气层内控制姿态D.降低再入过程中的热流密度6.北斗三号全球卫星导航系统中，地球静止轨道（GEO）卫星的轨道高度约为（）。A.200公里B.500公里C.2万公里D.3.6万公里7.载人飞船返回舱再入大气层时，“黑障”现象的产生原因是（）。A.大气层密度突然增大导致光线折射B.高温等离子体屏蔽无线电信号C.降落伞未及时展开遮挡视线D.推进剂残余燃烧产生烟雾8.用于深空探测的“霍尔电推进器”与化学推进器相比，主要优势是（）。A.瞬时推力大B.比冲高（单位推进剂产生的冲量）C.结构简单易维护D.适合短时间大速度增量9.嫦娥七号任务中，“月面巡视器”的移动系统需重点解决的技术问题是（）。A.低重力环境下的越障能力B.强辐射环境下的电子设备防护C.极低温（-180℃）下的能源供应D.以上均需解决10.空间碎片清除技术中，“激光烧蚀”方案的原理是（）。A.用高能激光直接击碎碎片B.通过激光加热碎片表面产生反冲力C.激光电离碎片周围气体形成推力D.激光诱导碎片发生核聚变反应二、填空题（每空1分，共15分）1.我国首艘可重复使用试验航天器“鸣天一号”采用______（推进方式）完成轨道机动，其设计寿命目标为______次重复使用。2.2025年计划发射的“夸父二号”太阳探测卫星，将重点观测太阳______（活动现象）的起源与传播，其有效载荷包括______（至少列举1种）。3.载人登月任务中，月面上升器与轨道器的对接方式为______（类型），需突破______（至少1项关键技术）。4.航天服生命保障系统的核心功能包括______、______和______（至少3项）。5.火星采样返回任务的“地火转移窗口”每______年出现一次，主要受______（天体运动规律）影响。6.空间站“巡天光学舱”的主镜口径为______米，其分辨率优于______角秒（可见光波段）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述固体火箭发动机与液体火箭发动机的主要区别（从推进剂形态、工作特性、应用场景三方面分析）。2.月壤与地球土壤的本质差异有哪些？列举3项月壤的科研价值。3.载人航天中“环控生保系统”需实现哪些功能？请说明“再生式生保系统”相较于“非再生式”的优势。4.分析“星链”等低轨宽带星座对航天活动的影响（从积极与消极两方面展开）。5.深空探测任务中，“引力弹弓”效应的应用原理是什么？举例说明其在实际任务中的作用。四、综合分析题（共25分）2025年，我国正式启动“载人登月工程”，计划2030年前实现中国人首次登陆月球。假设你是工程总体论证组成员，请结合当前技术基础与挑战，分析以下问题：（1）载人登月任务需突破的核心技术有哪些？（10分）（2）为确保任务安全，需重点开展哪些地面验证试验？（8分）（3）从科学探索与资源利用角度，说明月球南极为何被选为优先着陆区。（7分）参考答案一、单项选择题1.A（长征十号一级采用120吨级液氧煤油发动机，二级为50吨级液氢液氧发动机，但题干问“一级主动力”，故选A）2.C（天问二号目标为近地小行星2016HO3，执行采样返回；灵神星为NASA任务目标）3.B（冷原子钟用于建立空间超高精度时间基准，精度达10⁻¹⁸量级）4.B（永久阴影区温度极低，可能保存水冰等挥发性物质，是月球资源利用的关键）5.C（栅格舵在大气层内通过空气动力控制箭体姿态，辅助回收定位）6.D（GEO轨道高度约3.6万公里，与地球自转同步）7.B（再入时高温使周围气体电离，形成等离子鞘套，屏蔽无线电信号）8.B（霍尔电推进比冲约1500-3000秒，远高于化学推进的200-450秒）9.D（月面巡视需同时应对低重力越障、辐射防护及极低温能源问题）10.B（激光烧蚀通过加热碎片表面产生微量反冲力，改变其轨道，而非直接击碎）二、填空题1.组合推进（化学+电推进）；20-30（根据当前可重复航天器设计指标推测）2.日冕物质抛射（CME）；全日面矢量磁像仪（或莱曼-α太阳望远镜）3.月球轨道无人自动对接；高精度相对导航、微重力环境下对接机构设计4.氧气供应、二氧化碳去除、温湿度控制、辐射防护（任选3项）5.26；火星与地球的会合周期（约780天）6.2；0.1（巡天光学舱主镜2米，分辨率接近哈勃望远镜）三、简答题1.区别分析：-推进剂形态：固体发动机推进剂为固态（药柱），液体为液态（燃料+氧化剂分储）。-工作特性：固体发动机点火后无法关机，推力调节困难；液体发动机可多次启动、推力可调，准备时间长（需加注）。-应用场景：固体用于导弹、火箭助推器（快速响应）；液体用于运载火箭芯级（高比冲、大推力）。2.月壤与地球土壤差异：无有机质、不含水（永久阴影区除外）、富含太阳风注入的氦-3和金属微粒（如纳米级铁）。科研价值：研究太阳风历史、月球表面空间环境演化、月壤作为月球基地建筑材料（可烧结制砖）、氦-3作为核聚变燃料潜力。3.环控生保系统功能：控制舱内氧气/氮气浓度、去除二氧化碳与有害气体、调节温湿度、处理废水与废物。再生式优势：通过电解水制氧（回收尿液、冷凝水）、萨巴捷反应（CO₂与氢生成水和甲烷）实现资源循环，减少地面补给需求，支持长期驻留（非再生式依赖携带消耗品，适合短期任务）。4.星链影响：-积极：提供全球宽带覆盖（偏远地区、应急通信）、推动商业航天低成本发射技术（批量制造、可回收火箭）。-消极：低轨卫星密度过高（已超5000颗），增加空间碎片碰撞风险；光污染影响天文观测（望远镜需规避卫星轨迹）；频谱资源挤占（与其他国家卫星星座冲突）。5.引力弹弓原理：探测器飞越行星时，利用行星引力场加速（或减速），将部分行星轨道动量转移给探测器，减少自身推进剂消耗。实例：旅行者1号利用木星、土星引力加速，脱离太阳系；天问一号火星探测任务未直接使用（地火转移轨道较近），但未来小行星探测或需借助金星/地球引力弹弓调整轨道。四、综合分析题（1）核心技术：-重型运载火箭：需研制近地轨道（LEO）运力100吨级火箭（如长征十号改进型），突破大推力发动机（200吨级液氧煤油发动机）、大直径箭体结构（9米级）。-月面软着陆与上升：需解决月面高精度避障（激光三维成像）、变推力发动机（适应月面1/6重力）、上升器轻量化设计（减少月面起飞质量）。-载人环月与返回：需开发新一代载人飞船（20吨级），突破高速再入热防护（新型碳基烧蚀材料）、地月转移轨道自主导航（X射线脉冲星导航辅助）。-月面生命保障：再生式生保系统需实现水、氧气95%以上闭合循环，解决月昼高温（120℃）与月夜低温（-180℃）下的能源供应（同位素温差电池+太阳能）。-地月通信：建立中继卫星系统（如“鹊桥二号”），支持月背/南极与地球的实时通信（速率需达Mbps级）。（2）地面验证试验：-月面环境模拟试验：在月壤模拟舱中测试着陆器缓冲机构、巡视器行走性能（模拟1/6重力、极端温变）。-上升器发射逃逸试验：验证月面起飞阶段故障下的航天员逃生能力（缩比模型火箭发射+逃逸塔分离）。-热防护系统烧蚀试验：利用等离子风洞模拟再入大气层时的热流（20MW/m²），考核防热瓦/大底材料性能。-生保系统长期闭合试验：在地面密闭舱内开展3人180天驻留试验，验证水/氧气循环效率、有害气体累积控制。-导航与控制全流程仿真：通过数字孪生技术模拟地月转移、环月轨道交会对接全过程，验证GNC（制导、导航、控制）系统可靠性。（3）月球南极优先着陆原因：-科学探索：南极永久阴影区可能存在