2025年高中生航空航天知识竞赛题库及答案

2025年高中生航空航天知识竞赛题库及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.人类历史上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”由哪个国家发射？A.美国B.苏联C.中国D.法国答案：B2.中国首颗绕月探测卫星“嫦娥一号”的发射时间是？A.2003年10月B.2007年10月C.2013年12月D.2019年1月答案：B3.火箭发动机按推进剂类型分类，“长征五号”使用的液氧煤油发动机属于？A.固体火箭发动机B.液体火箭发动机C.固液混合发动机D.电推进发动机答案：B4.以下哪项是近地轨道（LEO）的典型高度范围？A.100300公里B.3002000公里C.200035786公里D.大于35786公里答案：B5.航天器返回地球时，与大气层剧烈摩擦产生高温的现象称为？A.冷障B.热障C.声障D.黑障答案：B6.国际空间站（ISS）的主要结构由16个国家联合建造，其运行轨道倾角约为？A.28.5°B.45°C.51.6°D.98°答案：C7.中国“天问一号”火星探测器完成的“绕、落、巡”任务中，“落”指的是在火星表面软着陆，其着陆点位于？A.乌托邦平原B.水手谷C.奥林匹斯山D.埃律西昂平原答案：A8.以下哪种卫星的运行轨道周期与地球自转周期相同？A.太阳同步轨道卫星B.极轨卫星C.地球静止轨道卫星D.低轨通信卫星答案：C9.火箭发射时，尾部产生的“白气”主要是由以下哪种物质形成的？A.液态氧蒸发B.液态氢燃烧产物C.水蒸气凝结D.推进剂残留答案：C10.中国首艘载人飞船“神舟五号”的航天员是？A.杨利伟B.聂海胜C.景海鹏D.翟志刚答案：A11.以下哪项是月球表面没有大气层的主要原因？A.月球质量小，引力不足以束缚气体B.月球温度过高，气体逃逸C.月球磁场太强，排斥气体D.月球形成时无气体释放答案：A12.美国“阿波罗11号”实现人类首次登月的时间是？A.1967年B.1969年C.1971年D.1975年答案：B13.中国“北斗三号”全球卫星导航系统完成组网的时间是？A.2018年B.2020年C.2022年D.2024年答案：B14.以下哪种推进技术的比冲（单位质量推进剂产生的冲量）最高？A.化学推进B.电推进C.核热推进D.固体推进答案：B15.航天器在轨道上运行时，维持轨道高度需要克服的主要阻力是？A.太阳风B.地球磁场C.大气阻力（低轨）D.月球引力答案：C二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分，漏选得1分，错选不得分）1.以下属于中国“长征系列”运载火箭的有？A.长征二号FB.长征五号BC.猎鹰9号D.快舟一号甲答案：ABD2.月球探测的科学目标包括？A.研究月球地质构造B.分析月壤成分C.探测月球水冰资源D.验证载人登月技术答案：ABCD3.以下关于“热障”的描述正确的是？A.主要发生在航天器返回大气层时B.速度超过马赫数5时显著C.可通过烧蚀材料降低温度D.与空气分子摩擦无关答案：ABC4.太阳同步轨道的特点包括？A.轨道平面绕地球自转轴的进动角速度等于太阳视运动角速度B.卫星经过同一纬度地面点的地方时相同C.常用于气象卫星、资源卫星D.轨道高度固定为35786公里答案：ABC5.以下属于载人航天器的有？A.国际空间站B.天舟货运飞船C.神舟载人飞船D.嫦娥五号上升器答案：AC6.火星与地球的相似性体现在？A.自转周期相近（约24.6小时）B.表面存在液态水C.有稀薄大气层（主要成分为CO₂）D.存在四季变化答案：ACD7.中国“天宫空间站”的组成模块包括？A.天和核心舱B.问天实验舱C.梦天实验舱D.巡天光学舱答案：ABCD8.以下关于火箭分级的描述正确的是？A.多级火箭可逐步抛掉无用的结构质量B.级数越多，结构越复杂，可靠性越低C.目前常用23级火箭D.一级火箭负责将卫星直接送入轨道答案：ABC9.卫星导航系统的“三大部分”包括？A.空间段（导航卫星）B.地面段（测控站）C.用户段（接收机）D.通信段（中继卫星）答案：ABC10.以下属于深空探测任务的有？A.天问一号（火星）B.嫦娥六号（月球）C.朱诺号（木星）D.风云四号（气象卫星）答案：ABC三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.中国首颗人造地球卫星“东方红一号”的发射时间是____年。答案：19702.火箭的“比冲”是衡量推进效率的重要指标，单位为____（填写物理单位）。答案：秒（s）3.月球表面的重力加速度约为地球的____分之一。答案：六4.中国“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：145.航天器在轨道上运行时，若速度小于第一宇宙速度（7.9km/s），将____（填写运动状态）。答案：落回地球6.美国“毅力号”火星车携带的首架火星直升机名称是____。答案：机智号（Ingenuity）7.中国“嫦娥五号”任务从月球带回的月壤样本总重量约为____克。答案：17318.国际空间站的总质量约为____吨（取整数）。答案：4209.火箭发射时，“T10秒”表示距离发射____（填写时间方向）还有10秒。答案：倒计时10.地球静止轨道的高度约为____公里（取整数）。答案：35786四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述火箭采用多级设计的主要原因。答案：多级火箭通过逐步抛掉完成任务的子级（包括发动机、燃料箱等结构），减少后续飞行的总质量，从而提高推进效率。单级火箭受限于燃料携带量和结构质量，难以达到宇宙速度所需的速度增量；多级设计可分阶段工作，每一级只需承担部分加速任务，显著提升运载能力。2.解释“黑障”现象及其对航天器返回的影响。答案：黑障是航天器返回大气层时，因高速摩擦使周围空气电离，形成等离子鞘套，导致无线电信号无法穿透，与地面失去通信的现象。通常发生在再入速度812km/s、高度约8040公里的区间。黑障期间地面无法获取航天器状态数据，需通过预设程序控制返回，对航天器的热防护和姿态控制提出了高要求。3.说明太阳同步轨道的应用场景及设计原理。答案：应用场景：气象卫星（如风云三号）、资源卫星（如高分一号）、侦察卫星等需要对同一区域定时观测的任务。设计原理：通过调整轨道倾角和高度，使轨道平面绕地球自转轴的进动角速度等于太阳视运动角速度（约0.9856°/天），确保卫星经过同一纬度地面点的地方时基本不变，便于获取稳定光照条件下的观测数据。4.比较“载人飞船”与“航天飞机”的主要优缺点。答案：载人飞船：优点是结构简单、成本低、可靠性高（如神舟飞船）；缺点是一次性使用，运载能力有限。航天飞机（如美国已退役的航天飞机）：优点是可重复使用、能携带大型载荷（如卫星、空间站模块）；缺点是系统复杂、维护成本极高、安全性低（两次重大事故）。5.简述“天问一号”火星探测任务的创新点。答案：创新点包括：①一次任务完成“绕、落、巡”（国际首次）；②采用地火转移轨道直接入轨，缩短飞行时间；③着陆过程自主避障（通过光学成像识别地形）；④火星车（祝融号）配备多光谱相机、磁强计等科学载荷，实现对火星表面成分、磁场的原位探测。五、计算题（共3题，每题10分，共30分）1.已知某火箭的初始总质量为500吨，燃料质量为400吨，发动机喷气速度为3000m/s（忽略重力和空气阻力）。根据齐奥尔科夫斯基公式Δv=vₑ·ln(m₀/m₁)，计算该火箭的速度增量（m₀为初始总质量，m₁为燃料耗尽后的质量）。答案：m₀=500吨=5×10⁵kgm₁=m₀燃料质量=500400=100吨=1×10⁵kgΔv=3000×ln(5×10⁵/1×10⁵)=3000×ln(5)≈3000×1.609≈4827m/s2.计算第二宇宙速度（脱离地球引力所需的最小速度）。已知地球质量M=5.97×10²⁴kg，地球半径R=6371km，引力常数G=6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²。答案：第二宇宙速度v₂=√(2GM/R)代入数据：GM=6.67×10⁻¹¹×5.97×10²⁴≈3.98×10¹⁴m³/s²R=6371km=6.371×10⁶mv₂=√(2×3.98×10¹⁴/6.371×10⁶)≈√(1.25×10⁸)≈11200m/s（即11.2km/s）3.一颗在近地轨道（高度h=400km）运行的卫星，求其轨道周期（地球半径R=6371km，地球质量M=5.97×10²⁴kg）。答案：轨道半径r=R+h=6371+400=6771km=6.771×10⁶m根据开普勒第三定律，周期T=2π√(r³/(GM))GM=3.98×10¹⁴m³/s²（同第二题）r³=(6.771×10⁶)³≈3.09×10²⁰m³T=2π×√(3.09×10²⁰/3.98×10¹⁴)≈2π×√(7.76×10⁵)≈2π×881≈5530秒≈92分钟六、综合分析题（共2题，每题15分，共30分）1.2024年，中国“嫦娥六号”完成月球背面采样返回任务。请分析月背采样面临的技术挑战及解决措施。答案：挑战①：月背无法直接与地球通信（被月球遮挡）。解决措施：提前发射“鹊桥二号”中继卫星，建立地月通信链路，通过中继卫星转发信号。挑战②：月背地形复杂（陨石坑多、地势起伏大）。解决措施：利用高分辨率遥感图像预选着陆区，着陆器配备激光雷达和光学避障系统，实时调整着陆点。挑战③：月背环境极端（昼夜温差达300℃以上）。解决措施：采用耐极端温度的材料（如陶瓷基复合材料），设备配备热控系统（如辐射器、电加热器）。挑战④：采样封装需适应月背低重力（1/6g）。解决措施：机械臂采用高精度伺服控制，采样钻具优化扭矩设计，封装装置密封性能需抵抗月尘侵入。2.假设你是某航天项目工程师，需为“载人登月”任务设计运载火箭。请从推进剂选择、级数设计、可靠性保障三方面阐述设计思路。答案：推进剂选择：优先选择液氧液氢（高比冲，约450秒）或液氧煤油（成本低、易储存）。载人任务需高安全性，液氧煤油毒性低、安全性优于偏二甲肼/四氧化二氮，可作为一级推进剂；液氧液氢比冲高，适合二级/三级，提升运载能力。级数设计：采用23级