2026年全国青少年航天创新大赛（航天知识问答）经典试题及答案

2026年全国青少年航天创新大赛（航天知识问答）经典试题及答案一、单项选择题1.中国空间站“天和”核心舱发射时，所使用的运载火箭型号是？A.长征五号BB.长征七号C.长征二号FD.快舟一号答案：A解析：中国空间站“天和”核心舱于2021年4月29日由长征五号B遥二运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空。长征五号B是专门为中国空间站建设研制的新型大型运载火箭，主要用于发射近地轨道的大型航天器。2.在太空中，航天员出舱活动时，所穿着的舱外航天服本质上是一个微型的？A.生命维持系统B.推进系统C.通信中继站D.科学实验室答案：A解析：舱外航天服是航天员出舱活动时的关键装备，它内部配备了供氧、通风、压力调节、温湿度控制、二氧化碳清除等系统，并为航天员提供防护，使其能够抵御太空的极端高低温、真空、微流星体和空间辐射等环境威胁，因此本质上是一个可穿戴的微型载人生命维持系统。3.下列哪颗行星被称为“天空中的指北针”，其自转轴北极几乎正对北极星？A.火星B.金星C.土星D.地球答案：D解析：地球的自转轴与公转轨道平面（黄道面）的夹角约为66.5°，其北极指向北极星（小熊座α星）附近，这使得北极星在地球北半球看来几乎不动，成为重要的导航参照。其他行星的自转轴指向各不相同。4.利用火箭发动机喷射工质产生反作用力推动航天器前进的原理，遵循的物理定律是？A.能量守恒定律B.牛顿第一定律C.牛顿第二定律D.牛顿第三定律答案：D解析：火箭推进的基本原理是牛顿第三定律，即作用力与反作用力定律。火箭发动机向下（或向后）高速喷射工质（高温燃气），工质对火箭施加了一个反作用力，从而推动火箭向上（或向前）运动。5.航天器在环绕地球的椭圆轨道上运行时，其运行速度最快的点是？A.远地点B.近地点C.与地心距离相等的任意点D.升交点答案：B解析：根据开普勒第二定律（面积定律），航天器在椭圆轨道上运行时，单位时间内扫过的面积相等。因此，在距离地心较近的近地点，其线速度必须更大才能扫过相同的面积；而在距离地心较远的远地点，线速度则最小。6.中国探月工程“嫦娥”系列任务中，首次实现月球背面软着陆与巡视探测的是？A.嫦娥三号B.嫦娥四号C.嫦娥五号D.嫦娥六号答案：B解析：嫦娥四号探测器于2019年1月3日成功着陆在月球背面的南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑，并通过“鹊桥”中继星实现了与地球的通信，释放了“玉兔二号”巡视器，这是人类历史上首次实现月球背面软着陆与巡视探测。7.国际空间站上，用于产生人造重力环境的实验舱段主要通过什么原理模拟重力？A.持续加速B.旋转产生离心力C.强磁场吸引D.内部填充高密度气体答案：B解析：在微重力环境中，模拟重力的常用理论方法是利用旋转产生的离心力。当舱段绕中心轴旋转时，舱内物体受到的离心力方向背离旋转中心，如果旋转速度适当，这个离心力可以模拟出类似重力的效果。不过国际空间站主体并未采用此设计，但相关概念是未来大型空间站和星际飞船的重要研究方向。8.下列哪种现象是航天器再入大气层时，与空气剧烈摩擦压缩产生的？A.黑障现象B.多普勒效应C.引力弹弓效应D.太阳风干扰答案：A解析：黑障现象发生在航天器再入大气层阶段。当航天器以极高速度进入大气层时，其前部空气被剧烈压缩和电离，形成一层高温等离子体鞘套。这层等离子体能够吸收和反射无线电波，导致航天器与地面控制中心之间的通信暂时中断，直至速度降低、高度下降后才会恢复。二、多项选择题1.下列属于中国“北斗”卫星导航系统空间段组成部分的卫星类型有？A.地球静止轨道（GEO）卫星B.倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星C.中圆地球轨道（MEO）卫星D.低地球轨道（LEO）卫星答案：ABC解析：北斗卫星导航系统的空间段采用混合星座设计，包括地球静止轨道（GEO）卫星、倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和中圆地球轨道（MEO）卫星。这种混合星座结构是北斗系统的特色，能够提供更优的亚太区域覆盖和导航增强服务。低地球轨道卫星主要用于遥感、通信星座等，并非北斗导航星座的标准组成部分。2.航天员在长期太空飞行中可能面临的主要健康挑战包括？A.肌肉萎缩和骨质流失B.心血管功能失调C.空间适应综合征（太空病）D.体液头向转移和视力变化答案：ABCD解析：在微重力环境下，人体生理系统会发生一系列适应性变化，构成健康风险。主要包括：因缺乏负重导致的肌肉萎缩和骨骼矿物质流失（骨质酥松）；体液向头部和胸部转移，可能引起颅内压升高、视力变化（如视神经鞘水肿）；心血管系统功能减弱，立位耐力下降；以及前庭系统紊乱引发的空间适应综合征（类似晕车晕船的症状）。3.下列关于火星的描述，正确的有？A.表面有稀薄的大气，主要成分是二氧化碳B.拥有太阳系最高的火山——奥林帕斯山C.自转周期与地球非常接近D.已确认存在流动的液态水海洋答案：ABC解析：A正确，火星大气稀薄，气压不足地球的1%，主要成分是二氧化碳（约95%）。B正确，奥林帕斯山是太阳系已知最大的火山，高度约22公里。C正确，火星的自转周期约为24小时37分，与地球日非常接近。D错误，目前探测证实火星两极存在水冰，地下存在液态卤水湖的可能性，但并未确认存在像地球一样的流动的液态水海洋。历史上有过液态水，但现在表面条件不支持其稳定存在。4.下列任务中，属于中国首次火星探测任务“天问一号”所包含的探测器的有？A.环绕器B.着陆器C.巡视器（火星车）D.返回器答案：ABC解析：“天问一号”任务一次实现了“绕、着、巡”三大目标。其探测器组合体包括：一个环绕器（在轨进行全球遥感探测），一个着陆器（负责进入火星大气、下降并软着陆），以及一台名为“祝融号”的巡视器（火星车）。返回器是用于将样本从地外天体带回地球的装置，如嫦娥五号的返回器，天问一号任务不涉及样本返回。5.可用于深空探测的航天器推进技术有？A.化学推进B.电推进（离子推进、霍尔推进等）C.核热推进D.太阳帆推进答案：ABCD解析：深空探测任务根据任务需求和技术成熟度，可采用多种推进技术。化学推进推力大，常用于发射和轨道机动；电推进（如离子推进器）比冲极高，能极大节省推进剂，适合长期轨道维持和星际转移；核热推进利用核反应堆加热工质，理论上比冲高于化学推进，推力大于电推进，是未来载人深空探测的候选技术；太阳帆推进利用太阳光压产生持续推力，无需消耗推进剂，适合长期微推力任务。三、填空题1.中国载人航天工程“三步走”发展战略的第三步是建造______，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。答案：空间站解析：中国载人航天工程于1992年确立“三步走”战略：第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验（已由神舟一至六号实现）；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题（已由天宫一号、二号，以及神舟七号等任务实现）；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题（目前中国空间站“天宫”已全面建成）。2.在轨道力学中，航天器脱离地球引力束缚所需的最小速度称为______速度，其数值约为______千米/秒（取地球表面为参考）。答案：第二宇宙（或逃逸）11.2解析：第二宇宙速度，又称逃逸速度，是指物体完全摆脱地球引力束缚，飞向无穷远处所需的最小发射速度。其理论值计算公式为=，其中G为万有引力常数，M为地球质量，R为地球半径。在地球表面，该数值约为11.2千米/秒。3.中国用于发射载人飞船的火箭是______系列运载火箭，因其高可靠性和安全性被誉为“______”。答案：长征二号F“神箭”解析：长征二号F运载火箭是我国第一种专门用于载人发射的火箭，自神舟五号首次载人飞行以来，成功将多艘神舟飞船和航天员送入太空，保持了100%的发射成功率，以其卓越的可靠性和安全性被公众誉为“神箭”。4.航天器热控系统中，用于在太空中散发热量的关键部件是表面覆盖有特殊涂层的______。答案：辐射器（或散热板）解析：太空是真空环境，热量无法通过对流和传导散失，只能通过热辐射方式散发。航天器上的辐射器（通常为平板或翼状结构）表面涂有高发射率、低吸收率的特殊热控涂层，能够高效地将设备产生的废热以红外辐射的形式散发到寒冷的宇宙深空中，从而维持航天器内部温度平衡。5.通过测量来自遥远恒星的光线经过太阳边缘时发生的微小偏折，从而验证广义相对论预言的天文观测，通常需要利用______机会进行。答案：日全食解析：根据广义相对论，大质量天体（如太阳）会弯曲其周围的时空，导致经过其附近的光线发生偏折。要观测太阳对星光的偏折，必须让太阳遮挡住自身强光，使背景恒星可见。日全食期间，月球完全遮挡太阳光球层，是进行此类观测的绝佳时机。1919年爱丁顿领导的日全食观测队首次成功验证了爱因斯坦的预言。四、判断题1.国际空间站运行在距离地面约400公里的近地轨道上，其内部的航天员处于完全失重状态，是因为那里地球引力几乎为零。答案：错误解析：国际空间站所在高度（约400公里）的地球引力大约仍为地面引力的90%。航天员感受到的“失重”状态（更准确说是微重力），是由于空间站及其内部物体都在地球引力的作用下做自由落体运动（环绕地球运动本质上是持续的自由落体），从而产生了失重的视觉效果和生理感受，而非引力消失。2.“嫦娥五号”任务实现了中国首次地外天体采样返回，采集的样本来自月球正面风暴洋区域的吕姆克山附近。答案：正确解析：嫦娥五号探测器于2020年12月1日着陆在月球正面风暴洋北部的吕姆克山附近，通过钻取和表取两种方式共采集了约1731克月球样品，并于12月17日成功返回内蒙古四子王旗着陆场。这是中国首次实现地外天体采样返回，也是人类44年来再次带回月球样本。3.所有围绕地球运行的卫星，其轨道平面都必须经过地球中心。答案：正确解析：在仅考虑地球中心引力的理想二体问题中，根据开普勒第一定律和牛顿力学，任何绕地球运行的天体（如人造卫星），其轨道都是一个以地球质心为焦点的圆锥曲线（椭圆、圆、抛物线或双曲线）。因此，轨道平面必然穿过地球的质心。4.太阳系八大行星中，只有水星和金星没有天然的卫星。答案：正确解析：太阳系八大行星的天然卫星情况如下：水星0颗，金星0颗，地球1颗（月球），火星2颗（火卫一、火卫二），木星至少92颗，土星至少83颗，天王星至少27颗，海王星至少14颗（截至当前主流认知）。因此，确实只有水星和金星没有已知的天然卫星。5.航天器的“交会对接”是指两个航天器在空间轨道上会合并连接成一个整体的技术，其中“交会”过程主要依赖地面测控，“对接”过程则完全由航天器自主完成。答案：错误解析：交会对接是一个复杂的过程。早期的交会过程高度依赖地面测控的精确引导和计算。随着技术进步，现代航天器（如中国的神舟飞船、天舟货运飞船）的“交会”阶段可以实现自主导航、制导与控制，减少对地面的依赖。“对接”阶段则通常由航天器（如飞船）主动向目标飞行器（如空间站）靠近，并最终通过对接机构实现刚性连接，这一过程也高度自动化，但全程都受到地面监控和支持。五、简答题1.简述航天器上的“姿轨控系统”的主要功能。答案：姿轨控系统是航天器上负责姿态与轨道控制的子系统的总称，其主要功能分为两部分：姿态控制：确定并控制航天器在空间中的指向。包括稳定航天器本体，使其特定轴（如对地观测卫星的对地轴、通信卫星的天线指向）对准目标方向；以及根据任务需要控制航天器进行姿态机动（如转动太阳能电池板对准太阳，转动载荷对准观测目标）。轨道控制：控制航天器质心的运动轨迹。包括轨道建立（从入轨点进入目标轨道）、轨道维持（克服摄动力影响，保持轨道参数）、轨道机动（改变轨道高度、倾角、相位等）以及返回再入或着陆控制（对于返回式航天器）。该系统通常由测量部件（如陀螺、星敏感器、地球敏感器）、控制计算机和执行机构（如推力器、动量轮、控制力矩陀螺）等组成。2.请说明为什么在月球上看到的天空是黑色的，而在地球上白天看到的天空是蓝色的？答案：这一现象主要源于大气对太阳光的散射作用不同。地球：地球拥有浓厚的大气层。太阳光进入大气层时，波长较短的蓝光、紫光比波长较长的红光、黄光更容易被空气中的分子（主要是氮气和氧气）和微小尘埃散射向四面八方，这种现象称为瑞利散射。被散射的蓝光充斥整个天空，使得我们从各个方向都能看到蓝色光，因此白天天空呈现蓝色。而直视太阳时，由于部分蓝光被散射掉，太阳看起来偏黄。月球：月球没有大气层，处于近乎真空的状态。太阳光在月球表面无法被散射，光线沿直线传播。我们只有直视太阳时才能看到强烈的太阳光，而太阳光未直接照射的月球天空区域，没有散射光进入眼睛，因此看起来是一片漆黑，星辰在“白天”也清晰可见。3.什么是“引力弹弓效应”？它在深空探测中有何应用？答案：引力弹弓效应，又称重力助推或摇摆效应，是一种利用天体（通常是行星）的引力场来改变探测器速度和方向的技术。原理：探测器以特定角度飞临行星，在行星引力作用下，其运动轨迹发生弯曲。在行星的参考系中，探测器的速度大小不变，只改变方向。但在太阳参考系中，由于行星本身也在绕太阳公转，探测器在离开行星时，其相对于太阳的速度大小和方向都发生了改变。通过精心设计飞越轨道，探测器可以从行星的公转运动中“借”得一部分动量，从而显著增加或减少自身相对于太阳的速度，而无需消耗自身宝贵的推进剂。应用：引力弹弓效应广泛应用于深空探测任务，以节省燃料、缩短航行时间或抵达原本难以到达的目标。例如：旅行者号探测器利用多次行星引力助推飞向太阳系外；卡西尼号探测器借助金星、地球和木星的引力加速飞往土星；嫦娥二号在完成月球探测后，利用自身剩余燃料飞往日地拉格朗日L2点，并最终飞越图塔蒂斯小行星。六、计算与论述题1.已知地球平均半径R≈6371k（1）贴近地球表面做匀速圆周运动的人造卫星的线速度（即第一宇宙速度）。（2）该卫星的运行周期T。答案与解析：（1）对于贴近地球表面飞行的卫星，其向心力由万有引力提供，忽略空气阻力。设地球质量为M，卫星质量为m，有：G其中G为万有引力常数。又由地球表面物体重力近似等于万有引力：mg=G代入上式：=因此，=代入数值计算，注意单位统一：R=6.371×=所以，第一宇宙速度约为7.9k（2）卫星运行周期T为绕地球一周的时间。线速度=。所以，T代入数值：T换算为分钟：T≈所以，贴近地面飞行的卫星周期约为84.5分钟。2.请论述中国空间站建设与运营的重大意义。答案：中国空间站的全面建造与长期运营，是中国航天事业发展的里程碑，具有多方面的重大战略意义和现实意义：科技意义：空间站是国家级的太空实验室，提供了长期、稳定、独特的微重力环境和空间暴露环境。在此平台上，可以开展涵盖空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、空间天文与地球科学、空间新技术与应用等多个前沿领域的科学实验和技术试验。这些研究有望取得基础科学的重大突破，并催生新材料、新药物、新技术，服务国计民生。