2025年度航天考试试题与参考答案

2025年度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.以下哪种轨道类型的轨道平面与太阳光线保持固定夹角，常用于对地观测卫星？A.地球静止轨道（GEO）B.太阳同步轨道（SSO）C.近地轨道（LEO）D.高椭圆轨道（HEO）2.航天器热控系统中，用于将内部热量辐射到宇宙空间的关键部件是？A.相变材料B.热管C.辐射器D.隔热层3.长征五号运载火箭采用的液氧煤油发动机，其比冲（单位质量推进剂产生的冲量）约为？A.250秒B.300秒C.330秒D.360秒4.天问一号火星探测任务中，“绕、落、巡”三大目标的实现顺序是？A.先绕后落再巡B.绕与落同步实施，再巡C.先落再绕后巡D.先巡再绕后落5.卫星导航系统中，为消除电离层延迟误差，通常采用的技术手段是？A.双频信号接收B.差分定位C.原子钟同步D.多星联合解算6.固体火箭发动机与液体火箭发动机相比，最显著的优势是？A.比冲高B.推力可调C.结构简单、可靠性高D.推进剂成本低7.月球背面着陆面临的最大通信挑战是？A.地月距离远导致信号衰减B.月球遮挡造成与地球直接通信中断C.宇宙辐射干扰D.月面地形复杂导致信号反射8.空间站长期驻留时，维持舱内氧气供应的主要方式是？A.定期从地面运输压缩氧气B.电解水制氧（水电解系统）C.利用植物光合作用制氧D.储存固体氧烛应急制氧9.小行星采样返回任务中，为避免采样物质被地球大气污染，关键措施是？A.采样舱采用密封容器B.以超高速再入大气层C.选择南极冰盖作为着陆场D.采样后立即进行真空封装10.以下哪项不属于卫星姿轨控系统的组成部分？A.星敏感器B.陀螺C.推进器D.太阳帆板二、填空题（每空2分，共20分）1.第一宇宙速度的数值约为______km/s（保留两位小数）。2.嫦娥六号任务的主要目标是从月球______（填“正面”或“背面”）采集月壤样本并返回地球。3.星链（Starlink）计划的低轨通信卫星运行轨道高度约为______km。4.航天器再入大气层时，因与空气剧烈摩擦产生高温，需采用______材料抵御烧蚀。5.火箭发射场的选址需考虑纬度因素，低纬度地区的优势是可利用地球自转______（填“线速度”或“角速度”）提高运载能力。6.深空探测任务中，通常采用______（填“X波段”或“L波段”）作为主要通信频段，以提高信号传输效率。7.空间站生命保障系统中，尿液处理的核心技术是______（填“蒸馏”或“过滤”）。8.地月拉格朗日L2点是指地球、月球与航天器三者的______（填“引力平衡点”或“轨道交点”）。9.可重复使用火箭回收时，需通过______（填“反推发动机”或“降落伞”）实现垂直着陆。10.太阳帆推进技术的原理是利用______（填“太阳风粒子”或“太阳光压”）产生推力。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述霍曼转移轨道（HohmannTransferOrbit）的工作原理及其在深空探测中的应用场景。2.对比分析液体火箭与固体火箭在推进剂存储、推力调节、任务适应性方面的差异。3.说明航天器电源系统中“太阳帆板+蓄电池”组合的工作逻辑（需结合光照区与阴影区的能源需求）。4.列举载人航天任务中需重点保障的生命支持系统（LSS）关键子系统，并简述其功能。5.解释“轨道维持”的必要性及常用技术手段（需结合轨道摄动因素说明）。四、计算题（每题10分，共20分）1.已知某近地轨道卫星运行周期为90分钟，地球半径R=6371km，万有引力常数G=6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²，地球质量M=5.97×10²⁴kg。求该卫星的轨道高度h（结果保留整数，忽略大气阻力影响）。2.某火箭发动机推力F=800kN，推进剂流量ṁ=250kg/s，求该发动机的比冲Isp（g=9.8m/s²，结果保留一位小数）。五、论述题（20分）结合当前国际航天发展趋势，论述我国2030年前实现载人登月目标需突破的关键技术，并分析其技术难点与解决思路。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.C4.A5.A6.C7.B8.B9.A10.D二、填空题1.7.912.背面3.5504.烧蚀防热5.线速度6.X波段7.蒸馏8.引力平衡点9.反推发动机10.太阳光压三、简答题1.霍曼转移轨道原理与应用：霍曼转移是一种椭圆轨道，其近地点与初始圆轨道相切，远地点与目标圆轨道相切。通过两次脉冲点火（近地点加速进入转移轨道，远地点再次加速进入目标轨道），实现最小能量消耗的轨道转移。应用场景包括地球同步卫星的入轨、行星探测（如火星探测）的地火转移段。2.液体与固体火箭对比：-推进剂存储：液体火箭需在发射前加注（液氧易蒸发），固体火箭推进剂预先固化封装，长期存储。-推力调节：液体火箭通过调节推进剂流量实现推力调节（甚至关机重启），固体火箭推力不可调（点火后无法关机）。-任务适应性：液体火箭适合需要高精度、多阶段任务（如载人航天）；固体火箭适合快速响应、低成本任务（如应急发射）。3.太阳帆板+蓄电池工作逻辑：光照区（卫星运行至太阳可见区域）时，太阳帆板将太阳能转化为电能，一部分直接供航天器使用，剩余部分给蓄电池充电；阴影区（如地球遮挡太阳时），太阳帆板无法发电，由蓄电池放电提供能源，保障航天器持续工作。4.载人航天生命支持关键子系统：-氧气供应系统：通过水电解或高压氧气罐提供氧气，维持舱内21%氧浓度。-二氧化碳去除系统：利用分子筛或氢氧化锂吸收航天员呼出的CO₂，防止浓度超标（需低于0.5%）。-水循环系统：收集尿液、汗液等体液，通过蒸馏、过滤净化后复用（回收率需＞90%）。-温湿度控制系统：通过热交换器调节舱内温度（22±2℃）与湿度（30%-70%）。5.轨道维持必要性与手段：卫星受大气阻力（近地轨道）、地球非球形引力、太阳/月球引力摄动影响，轨道参数（高度、倾角等）会逐渐偏离设计值，需定期轨道维持。常用手段：通过姿轨控发动机点火产生推力，修正轨道半长轴、偏心率或倾角（如地球静止轨道卫星需定期南北位置保持，抵消月球引力导致的倾角变化）。四、计算题1.轨道高度计算：由开普勒第三定律，周期T=2π√(r³/(GM))，其中r=R+h。已知T=90×60=5400s，代入公式得：r³=(GMT²)/(4π²)=(6.67×10⁻¹¹×5.97×10²⁴×5400²)/(4×(3.14)²)≈7.54×10²⁰m³r≈9.1×10⁶m=9100kmh=r-R=9100-6371≈2729km2.比冲计算：比冲Isp=F/(ṁg)=800×10³N/(250kg/s×9.8m/s²)=800000/(2450)≈326.5s五、论述题关键技术与难点分析：我国载人登月需突破以下核心技术：1.重型运载火箭技术：需研制近地轨道运载能力＞100吨、地月转移轨道（TLI）能力＞25吨的火箭（如长征十号）。难点：大推力发动机（如200吨级液氧液氢发动机）的热防护、多机并联振动抑制、大直径箭体结构设计。解决思路：采用模块化设计，验证高压补燃循环技术，优化箭体材料（如新型铝锂合金）。2.月面软着陆技术：需实现高精度自主避障（月面存在陨石坑、岩石）、大推力变推力发动机（从150kN调节至10kN）、着陆缓冲结构（承受月面低重力下的冲击）。难点：月面地形识别算法实时性（需在20秒内完成避障决策）、发动机变推力控制精度（误差＜5%）。解决思路：基于激光雷达与视觉导航融合的自主避障系统，开展月面环境模拟试验（如在文昌建设月壤模拟场）。3.载人环月与返回技术：需突破高速再入返回（第二宇宙速度11.2km/s）的热防护（采用新型碳基复合材料）、半弹道跳跃式再入（“打水漂”弹道）的轨道控制。难点：再入时的黑障通信（等离子体鞘套导致信号中断）、防热材料的烧蚀率控制（需保证烧蚀后结构完整性）。解决思路：研发Ka波段中继通信技术穿透黑障，开展高超声速风洞试验验证防热性能。4.月面长期驻留支持技术：需建立月面生命保障系统（再生式环控生保，水/氧循环率＞95%）、月面基地能源（如小型核反应堆+太阳能帆板）、月面移动系统（载人月球车的高可靠性驱动机构）。难点：月昼高温（120℃）与月夜低温（-180℃）