2026年高中生航空航天知识竞赛题库及答案

2026年高中生航空航天知识竞赛题库及答案一、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”的发射年份是（）A.1964年  B.1970年  C.1975年  D.1980年答案：B2.在地球静止轨道上运行的卫星，其轨道高度约为（）A.160km  B.800km  C.36000km  D.380000km答案：C3.下列哪一项不是液体火箭发动机的优点（）A.推力可调  B.比冲高  C.结构简单  D.可多次启动答案：C4.国际空间站（ISS）绕地球一圈大约需要（）A.30分钟  B.60分钟  C.90分钟  D.120分钟答案：C5.下列关于“嫦娥五号”任务的说法正确的是（）A.实现了人类首次月球背面软着陆B.首次实现月球样品无人返回地球C.搭载了月球车“玉兔二号”D.首次实现载人登月答案：B6.在标准大气模型中，海拔11km至20km之间的温度随高度变化趋势是（）A.随高度增加而升高  B.随高度增加而降低C.基本保持不变  D.随高度增加先升后降答案：C7.马赫数2表示飞行器速度为（）A.2倍音速  B.2倍光速  C.2倍第一宇宙速度  D.2倍风速答案：A8.下列哪一项不是卫星导航系统（）A.GPS  B.GLONASS  C.Galileo  D.Hubble答案：D9.火箭发射时，通常采用“重力转向”技术的主要目的是（）A.减少空气阻力  B.节省燃料  C.增加载荷  D.提高推力答案：B10.下列哪一项是固体火箭发动机的显著特点（）A.推力可调  B.可多次启动  C.结构简单、储存方便  D.比冲高于液氢液氧答案：C11.在轨道力学中，霍曼转移轨道用于（）A.改变轨道倾角  B.实现轨道交会  C.在两个共面圆轨道间转移  D.减速再入答案：C12.下列哪一项不是影响火箭运载能力的主要因素（）A.发射场纬度  B.发射窗口  C.发动机比冲  D.火箭干重答案：B13.我国“天问一号”火星探测器首次实现的功能是（）A.火星采样返回  B.火星表面软着陆与巡视C.火星载人着陆  D.火星轨道站建设答案：B14.下列哪一项属于航天器热控系统的被动控制方式（）A.电加热器  B.热管  C.多层隔热材料  D.液冷循环答案：C15.在再入过程中，航天器采用“跳跃式再入”技术的主要目的是（）A.增加飞行时间  B.减少热流密度  C.提高落点精度  D.增加减速过载答案：B二、多项选择题（每题3分，共15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.下列哪些属于我国四大卫星发射中心（）A.酒泉  B.西昌  C.文昌  D.太原  E.烟台答案：A、B、C、D17.下列哪些因素会影响地球同步卫星的轨道保持（）A.地球非球形引力  B.太阳辐射压  C.月球引力  D.太阳引力  E.大气阻力答案：A、B、C、D18.下列哪些属于航天器姿态控制系统的执行机构（）A.反作用飞轮  B.推力器  C.陀螺仪  D.磁力矩器  E.太阳敏感器答案：A、B、D19.下列哪些属于载人航天任务必须突破的关键技术（）A.生命保障系统  B.交会对接技术  C.再入返回技术  D.空间站建造技术  E.火箭回收技术答案：A、B、C、D20.下列哪些属于深空探测的典型科学目标（）A.行星表面成分分析  B.磁场测量  C.引力波探测  D.大气结构探测  E.生命迹象搜寻答案：A、B、D、E三、填空题（每空2分，共20分）21.我国“长征五号”运载火箭芯级发动机采用__________推进剂组合。答案：液氢/液氧22.第一宇宙速度的大小约为__________km/s。答案：7.923.地球同步轨道的轨道周期为__________小时。答案：2424.在轨道六要素中，描述轨道平面与地球赤道面夹角的参数称为__________。答案：轨道倾角25.我国“神舟”系列飞船的返回舱采用__________外形设计以减小再入过载。答案：钟形钝头26.卫星在轨道上受到的最主要非保守力是__________。答案：大气阻力（或太阳辐射压，视轨道高度而定，低轨以大气阻力为主）27.火箭的比冲单位通常用__________表示。答案：秒（s）28.在轨道转移中，若两次脉冲施加于轨道远地点和近地点，则称为__________转移。答案：霍曼29.火星与地球之间的最小距离约为__________万公里。答案：550030.我国“北斗三号”系统采用的轨道类型包括地球静止轨道、倾斜地球同步轨道和__________轨道。答案：中圆地球（MEO）四、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.火箭发射时，地球自转对向东发射的火箭有速度增益作用。（）答案：√32.在真空中，火箭发动机的推力与喷管出口面积无关。（）答案：×33.卫星在太阳同步轨道上运行时，其地方时角保持不变。（）答案：√34.液体火箭发动机的比冲一定高于固体火箭发动机。（）答案：√35.航天器再入时，黑障现象是由于等离子体屏蔽无线电信号造成的。（）答案：√36.地球同步卫星必须运行在赤道平面内。（）答案：√37.火箭的推重比大于1时，火箭才能垂直起飞。（）答案：√38.在轨道上进行交会对接时，追踪航天器速度越大，越能快速追上目标。（）答案：×39.火星大气的主要成分是氧气。（）答案：×40.卫星热控系统中，热管属于被动热控技术。（）答案：×五、简答题（共6题，每题8分，共48分）41.（封闭型）简述火箭发动机比冲的定义及其物理意义。答案：比冲是单位质量推进剂产生的冲量，定义为推力对推进剂质量流率的积分除以重力加速度，即Isp=F/(ṁ·g0)。物理意义：比冲越高，单位质量推进剂产生的速度增量越大，火箭效率越高，运载能力越强。42.（封闭型）说明地球静止轨道卫星的“定点保持”概念及其主要控制方法。答案：定点保持是指卫星在经度方向上保持位置误差小于±0.1°。主要扰动为地球非球形引力、日月引力、太阳辐射压。控制方法：利用星载推力器进行东西位置和南北倾角修正，通常每月进行一次，速度增量约几米每秒。43.（开放型）结合实例，说明为什么大多数商业通信卫星选择地球静止轨道而非低轨道。答案：地球静止轨道优点：1.对地静止，地面天线无需跟踪；2.覆盖范围广，一颗卫星可覆盖约1/3地球表面；3.通信链路稳定，适合广播和实时通信。低轨需大量卫星组网（如Starlink），建设成本高、链路切换频繁。实例：Inmarsat、亚洲四号均采用GEO提供全球通信。44.（封闭型）写出齐奥尔科夫斯基火箭方程，并说明各符号含义。答案：Δv=Isp·g0·ln(m0/mf)。Δv：速度增量；Isp：比冲；g0：海平面重力加速度；m0：初始质量（含推进剂）；mf：最终质量（无推进剂）。45.（开放型）分析“嫦娥五号”任务中，为何采用“月面起飞—环月交会—样品转移”方案，而非直接月地返回。答案：月面起飞上升器质量受限，无法携带大量燃料直接返回地球；环月交会可共享轨道器燃料，降低上升器干重；样品转移后，轨道器承担地月转移，提高返回舱载荷比；同时避免上升器再入热防护需求，简化系统复杂度。46.（封闭型）列举载人飞船返回舱再入过程中经历的三个阶段，并说明各阶段主要特点。答案：1.再入段：高度120km—20km，速度7.8km/s减至2km/s，最大过载4—6g，黑障现象；2.减速段：高度20km—10km，速度2km/s减至亚音速，降落伞系统启动；3.着陆段：高度10km—0km，主伞打开，反推发动机或缓冲气囊工作，实现软着陆。六、计算题（共3题，共27分）47.（10分）某火箭一级发动机海平面推力为800kN，比冲300s，燃烧时间150s，忽略重力损失和阻力，求该级火箭在真空中能提供的总冲量及推进剂总质量。答案：总冲量I=F·t=800×10³N×150s=1.2×10⁸N·s推进剂质量m=I/(Isp·g0)=1.2×10⁸/(300×9.81)≈40795kg≈4.08×10⁴kg48.（8分）一颗卫星在高度400km的圆轨道上运行，地球半径取6371km，GM=3.986×10¹⁴m³/s²，求该卫星的轨道周期（分钟）。答案：轨道半径r=6371+400=6771km=6.771×10⁶m由开普勒第三定律T=2π√(r³/GM)=2π√((6.771×10⁶)³/3.986×10¹⁴)≈5532s≈92.2min49.（9分）某火星探测器采用霍曼转移从地球圆轨道（1AU）到火星圆轨道（1.52AU），忽略行星引力，求转移轨道半长轴、转移时间及所需速度增量（已知太阳GM=1.327×10²⁰m³/s²，1AU=1.496×10¹¹m）。答案：半长轴a=(r1+r2)/2=(1+1.52)/2=1.26AU=1.885×10¹¹m转移时间T=π√(a³/GM)=π√((1.885×10¹¹)³/1.327×10²⁰)≈2.24×10⁷s≈259天速度增量Δv=√(GM/r1)·(√(2r2/(r1+r2))−1)+√(GM/r2)·(1−√(2r1/(r1+r2)))计算得Δv≈5.6km/s（地球端2.9km/s+火星端2.7km/s）七、综合分析题（共2题，每题15分，共30分）50.（综合类）阅读材料：2025年，我国计划发射“天宫二号”扩展舱段，与核心舱形成T字形构型，总质量约180t，轨道高度390km，倾角42°。扩展舱段携带大型柔性太阳翼，单翼发电功率超过30kW，支持开展微重力材料、空间天文、地球观测等多学科实验。问题：（1）分析42°倾角对发射场选择、运载能力及地面测控的影响；（2）说明大型柔性太阳翼相比刚性太阳翼的技术优势；（3）从轨道维持角度，估算每年所需速度增量（给出模型与假设）。答案：（1）42°倾角接近文昌发射场纬度（19°），可利用地球自转速度增益约0.4km/s，较酒泉节省约200kg推进剂；测控站需覆盖太平洋、印度洋，天链中继卫星提供近100%测控覆盖率；对俄远东、南美测控站提出协同需求。（2）柔性太阳翼采用碳纤维复合材料铰链，折叠体积减小40%，展开机构质量减轻25%，功率质量比提升至>200W/kg；基频低，对姿态扰动小，适合大型组合体。（3）轨道维持：大气阻力模型采用JB-2008，太阳活动中等年（F10.7=150），390km高度平均密度约5×10⁻¹²kg/m³，迎风面积按1000m²，质量180t，阻力加速度a=½ρCdA/m≈1.4×10⁻⁷m/s²，日衰减Δv≈0.012m/s，年Δv≈4.4m/s；考虑太阳辐射压、地球扁率摄动，总年Δv≈7m/s。51.（开放类）未来载人火星任务提出“原位资源利用”（ISRU）概念，计划利用火星大气CO₂与地球运抵的H₂通过萨巴蒂尔反应生成CH₄与H₂O，CH₄经低温液化作为返回推进剂。问题：（1）写出萨巴蒂尔反应方程式；（2）计算生产1tCH₄需CO₂与H₂质量；（3）分析该方案对火星上升器干重的影响；（4）提出两项技术风险并给出缓解措施。答案：（1）CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O（2）摩尔质量比：CO₂:H₂: