“筑梦航天”青少年航天知识大赛试题与答案

“筑梦航天”青少年航天知识大赛试题与答案一、单项选择题（每题2分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填在括号内）1.我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射的年份是（）A.1964年B.1970年C.1975年D.1980年答案：B2.下列关于地球静止轨道的描述，正确的是（）A.轨道高度约200kmB.轨道倾角为90°C.轨道周期与地球自转周期相同D.轨道速度大于第一宇宙速度答案：C3.在火箭飞行过程中，用于调整飞行姿态最常用的执行机构是（）A.栅格舵B.燃气舵C.摆动喷管D.冷气喷管答案：C4.神舟飞船返回舱再入大气层时，主要采用的防热材料是（）A.钛合金B.碳-碳复合材料C.铝合金D.玻璃钢答案：B5.国际空间站（ISS）轨道高度约为（）A.180kmB.350kmC.400kmD.800km答案：C6.下列哪一项不是北斗卫星导航系统的服务类型（）A.全球短报文B.星基增强C.精密单点定位D.全球搜救返回链路答案：D7.长征五号运载火箭芯级采用的推进剂组合是（）A.液氧/煤油B.液氧/液氢C.四氧化二氮/偏二甲肼D.液氧/甲烷答案：B8.月球“潮汐锁定”导致（）A.月球公转与自转周期相同B.月球轨道倾角为零C.月球无自转D.月球公转速度逐年加快答案：A9.在轨道动力学中，霍曼转移轨道需要两次冲量，其第二次冲量发生在（）A.近地点B.远地点C.升交点D.降交点答案：B10.下列关于太阳同步轨道的说法，正确的是（）A.轨道面与太阳方向保持固定夹角B.轨道高度必须大于36000kmC.轨道倾角一定为0°D.轨道周期为12小时答案：A11.火星与地球最近时的距离约为（）A.0.5AUB.0.8AUC.1.3AUD.2.5AU答案：B12.我国首次火星探测任务“天问一号”着陆巡视器着陆区位于火星（）A.乌托邦平原B.希腊平原C.水手峡谷D.奥林匹斯山答案：A13.卫星电源系统中，寿命末期单体镍氢蓄电池的终止电压约为（）A.0.8VB.1.0VC.1.2VD.1.5V答案：B14.在载人航天任务中，航天员出舱活动前需进行“吸氧排氮”的主要目的是（）A.提高血氧浓度B.预防减压病C.增强耐力D.降低心率答案：B15.下列关于深空测控的说法，错误的是（）A.佳木斯66m天线用于嫦娥四号中继B.阿根廷35m天线隶属中国深空网C.深空测控频段以S、X、Ka为主D.深空网基线长度越短，测角精度越高答案：D二、多项选择题（每题3分，共30分。每题有两个或两个以上正确答案，请将所有正确选项字母填在括号内，漏选、错选均不得分）16.下列属于运载火箭结构系统的是（）A.贮箱B.仪器舱C.整流罩D.燃气发生器答案：ABC17.卫星热控多层隔热材料（MLI）通常包含（）A.镀铝聚酰亚胺薄膜B.不锈钢箔C.涤纶网隔层D.碳化硅涂层答案：AC18.关于嫦娥五号任务，下列说法正确的是（）A.实现月球采样返回B.采用月球轨道交会对接C.上升器月面起飞D.返回舱再入速度接近第二宇宙速度答案：ABCD19.下列属于卫星姿态敏感器的是（）A.太阳敏感器B.星敏感器C.陀螺仪D.磁强计答案：ABCD20.火箭发射窗口的选择需考虑（）A.目标轨道光照条件B.测控站可见弧段C.残骸落区安全D.太阳活动水平答案：ABCD21.下列关于空间环境对航天器影响的描述，正确的是（）A.单粒子效应可导致逻辑翻转B.原子氧可剥蚀材料表面C.电离层闪烁影响测控信号D.地磁暴可引发表面充电放电答案：ABCD22.下列属于可重复使用运载器技术的是（）A.垂直起降B.栅格舵控制C.热防护系统D.海上回收平台答案：ABCD23.关于空间站再生生保系统，下列说法正确的是（）A.可将尿液蒸馏为饮用水B.利用萨巴蒂尔反应回收CO₂C.电解水制氧D.完全无需地面补给答案：ABC24.下列哪些因素会影响卫星轨道寿命（）A.大气密度B.太阳辐射流量C.卫星面质比D.轨道倾角答案：ABCD25.下列属于深空探测引力辅助实例的是（）A.旅行者2号飞越木星B.卡西尼号飞越金星C.朱诺号地球借力D.贝皮·科伦坡飞越地球答案：ABD三、填空题（每空1分，共30分）26.我国四大航天发射场按纬度从高到低依次为________、________、________、________。答案：酒泉、太原、西昌、文昌27.第一宇宙速度为________km/s，第二宇宙速度为________km/s，第三宇宙速度为________km/s。答案：7.9；11.2；16.728.长征七号运载火箭芯级直径为________m，采用________台YF-100高压补燃液氧煤油发动机。答案：3.35；229.北斗三号全球组网卫星星座包含________颗MEO卫星、________颗IGSO卫星和________颗GEO卫星。答案：24；3；330.空间站核心舱“天和”太阳翼单翼发电功率为________kW，设计寿命________年。答案：30；1531.嫦娥四号中继星“鹊桥”运行在地月________点________轨道，轨道周期约________天。答案：L2；晕；1432.火星一天（一个“火星日”）时长约为________小时________分钟，比地球日长约________分钟。答案：24；39；3933.卫星常用轨道六根数中，描述轨道大小的参数是________，描述轨道方向的参数是________。答案：半长轴；升交点赤经34.液体火箭发动机涡轮泵为防止空化，通常将贮箱________压力提高至________MPa以上。答案：增压；0.335.航天员在轨锻炼使用的“太空跑台”通过________系统施加约束力，模拟________重力环境。答案：弹性恒力；1g四、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）36.固体火箭发动机比冲普遍高于液氧/液氢发动机。（）答案：×37.地球同步轨道卫星必须运行在赤道平面内。（）答案：√38.月球背面永远看不见地球，因此无法进行直接测控通信。（）答案：√39.卫星采用三轴稳定方式时，必须配置动量轮或控制力矩陀螺。（）答案：√40.长征八号火箭首次实现我国火箭垂直起降技术验证。（）答案：×41.空间碎片主要集中在低地球轨道和地球静止轨道。（）答案：√42.航天员在失重环境下，身高会出现暂时性增加。（）答案：√43.火箭发射时，最大动压点（Max-Q）通常出现在起飞后10秒左右。（）答案：×44.卫星热控涂层α_s/ε比值越小，表面散热能力越强。（）答案：√45.深空探测任务中，利用行星大气制动可降低探测器速度。（）答案：√五、简答题（共30分）46.（封闭型，6分）简述运载火箭级间分离过程必须满足的两个基本条件。答案：（1）级间连接解锁装置可靠解锁，确保无残余连接；（2）上面级发动机达到额定推力且姿态稳定，确保分离后上面级不受干扰继续飞行。47.（封闭型，6分）说明卫星采用双组元统一推进系统（MMH/N₂O₄）相比冷气推进系统的三点优势。答案：（1）比冲提高3～4倍，同等速度增量下推进剂质量大幅减少；（2）推力大，可缩短轨道机动时间；（3）同一套推力器网络可完成姿态控制与轨道机动，简化系统配置。48.（开放型，8分）结合实例，说明引力辅助技术如何降低深空探测任务燃料需求。答案：以“朱诺”号木星探测器为例，其2013年10月飞越地球，利用地球引力场获得约7.3km/s的速度增量，相当于节省约1.5t燃料；引力辅助通过行星相对太阳的公转动能交换，使探测器日心轨道能量增加，从而无需自身推进系统提供全部能量，显著降低推进剂需求。49.（开放型，10分）阐述空间站再生式生命保障系统实现“尿液变饮用水”的关键技术环节，并指出两项技术挑战。答案：关键技术环节：（1）预处理：加入化学剂抑制微生物、沉淀钙镁离子；（2）蒸馏：旋转蒸馏器在微重力下利用离心力建立气液界面，实现水分蒸发；（3）冷凝：水蒸气在冷凝器内冷却为液态；（4）后处理：活性炭吸附、离子交换去除残留有机物与无机盐；（5）水质监测：电导率、TOC、微生物在线检测，满足饮用水标准。技术挑战：（1）微重力下气液分离效率低，需设计高效旋转蒸馏结构；（2）长期运行中钙镁沉淀结垢降低换热效率，需定期维护与更换组件。六、计算与分析题（共50分）50.（计算题，10分）某卫星质量500kg，运行在高度600km的圆轨道，若采用霍曼转移将其提升至800km圆轨道，求所需总速度增量ΔV。（地球半径R_e=6378km，μ=3.986×10^5km³/s²）答案：r₁=6378+600=6978kmr₂=6378+800=7178kmv₁=√(μ/r₁)=7.56km/sv₂=√(μ/r₂)=7.45km/sv_transfer_peri=√[μ(2/r₁−1/a)]，其中a=(r₁+r₂)/2=7078km得v_transfer_peri=7.56km/s（与v₁相同，故第一次ΔV₁=0）v_transfer_apo=√[μ(2/r₂−1/a)]=7.45km/s第二次ΔV₂=v₂−v_transfer_apo=0总ΔV=0+0=0（已处于同一能量椭圆，题意修正：应计算圆轨道间霍曼，两次冲量）重新计算：ΔV₁=√(μ/r₁)·(√(2r₂/(r₁+r₂))−1)=0.028km/sΔV₂=√(μ/r₂)·(1−√(2r₁/(r₁+r₂)))=0.027km/s总ΔV=0.055km/s=55m/s51.（计算题，12分）某型火箭一级采用7台液氧煤油发动机，每台海平面推力800kN，比冲300s，一级总推进剂质量430t，结构质量40t，忽略气动阻力与重力损失，求一级理论关机速度。（g取9.8m/s²）答案：m₀=430+40=470tm_f=40tIsp=300sve=Isp·g=2940m/sΔV=ve·ln(m₀/m_f)=2940·ln(470/40)=2940·2.465=7247m/s≈7.25km/s52.（分析题，14分）某太阳同步轨道卫星降交点地方时06:30，问：（1）该卫星上午轨道还是下午轨道？（2）若轨道高度降低50km，降交点地方时将如何变化？（3）给出物理原因。答案：（1）上午轨道（降交点地方时06:30为晨昏轨道，上午侧下降）。（2）降低50km后，轨道进动加快，需维持太阳同步，降交点地方时将提前，约提前2.3min。（3）太阳同步轨道利用地球扁率引起的Ω̇=−9.97(R_e/a)^3.5cosi，降低a使Ω̇增大，为保持Ω̇=360°/365.24d，需减小i，但i已固定，故只能让轨道面进动超前，降交点地方时提前。53.（综合题，14分）火星采样返回任务需从火星表面发射500kg样品舱进入火星环绕轨道，与轨道器交会对接。已知火星表面重力加速度3.71m/s²，火星半径3390km，目标轨道高度300km，比冲350s，忽略气动阻力与火星自转，求：（1）上升器需提供的最小速度增量ΔV；（2）若发动机推力5kN，上升器初始质量800kg，求推进剂消耗量；（3）指出两项工程风险。答案：（1）火星μ=4.283×10^4km