2026年空间望远镜发展常识竞赛试题附答案

2026年空间望远镜发展常识竞赛试题附答案一、单项选择题（每题只有1个正确答案）1.中国空间站巡天空间望远镜（CSST）的主镜口径为A.1.5米B.2米C.2.5米D.3米答案：B2.截至2026年，已经入轨运行的下一代空间望远镜中，观测波段以中远红外为主，核心科学目标为研究早期宇宙起源演化与系外行星特征的是A.南希·格雷斯·罗曼空间望远镜B.詹姆斯·韦伯空间望远镜C.欧几里得空间望远镜D.钱德拉X射线天文台答案：B3.空间望远镜相对于地面光学望远镜的核心优势不包括以下哪一项A.不受大气消光和大气湍流的干扰影响B.可以观测到被地球大气完全吸收的波段，如极紫外、远红外等C.不受昼夜变化和天气变化影响，可开展连续观测D.建造和后期维护成本更低答案：D4.根据NASA2025年更新的官方计划，南希·格雷斯·罗曼空间望远镜的预计发射时间为A.2026年底B.2027年中C.2028年初D.2030年答案：B5.欧几里得空间望远镜的核心科学目标是A.研究暗能量和暗物质性质，绘制宇宙三维结构图B.搜寻近地小行星，开展小行星撞击防御研究C.长期监测太阳耀斑和日冕活动D.搜寻太阳系附近的宜居类地行星答案：A6.中国巡天空间望远镜（CSST）共搭载了多少台主要科学载荷A.2台B.3台C.4台D.5台答案：C7.以下哪台空间望远镜是人类现役观测分辨率最高的X射线空间望远镜A.哈勃空间望远镜B.斯皮策空间望远镜C.钱德拉X射线天文台D.开普勒空间望远镜答案：C8.詹姆斯·韦伯空间望远镜的运行轨道为A.近地轨道B.地球同步转移轨道C.日地拉格朗日L2点晕轨道D.地月转移轨道答案：C9.大口径空间望远镜普遍采用主镜分块拼接技术的核心原因是A.提高主镜镜面的整体平整度B.降低大口径主镜发射时的尺寸要求，适配现有火箭整流罩的容积限制C.减少空间环境温度变化带来的热变形D.降低大口径镜面的加工制造成本答案：B10.中国巡天空间望远镜与中国空间站的位置关系为A.独立运行在近地轨道不同高度，定期与空间站对接进行维护补给B.固定连接在中国空间站核心舱舱体上，共轨运行C.独立运行在日地拉格朗日L2点，与中国空间站无轨道关联D.运行在月球轨道，是中国探月工程四期的搭载载荷答案：A11.以下哪一项不属于詹姆斯·韦伯空间望远镜的核心科学目标A.观测宇宙大爆炸之后形成的第一代星系B.精确测量宇宙微波背景辐射的温度各向异性C.研究恒星与行星系统的形成过程D.观测系外行星大气组成，搜寻地外生命存在的信号答案：B12.哈勃空间望远镜正式发射入轨的年份是A.1986年B.1990年C.1995年D.2000年答案：B13.以下哪个观测波段完全被地球大气吸收，只能通过空间望远镜开展观测A.可见光波段B.近红外波段C.射电波段D.极紫外波段答案：D14.开普勒空间望远镜搜寻系外行星采用的核心观测方法是A.视向速度法B.凌星法C.直接成像法D.引力微透镜法答案：B15.中国第一台自主建造的大口径空间天文望远镜是A.墨子号量子科学实验卫星B.慧眼硬X射线调制望远镜C.悟空号暗物质粒子探测卫星D.中国巡天空间望远镜答案：B二、多项选择题（每题有2个及以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）1.詹姆斯·韦伯空间望远镜相较于前辈哈勃空间望远镜，具备哪些突出优势A.更大的主镜口径，聚光能力远高于哈勃B.观测波段更偏向红外，能够穿透星际尘埃观测更遥远的早期宇宙C.运行在近地轨道，航天员可随时出舱维护，升级成本更低D.角分辨率更高，能够观测到哈勃无法分辨的暗弱遥远天体答案：ABD2.中国巡天空间望远镜（CSST）的核心科学目标包括以下哪些方向A.开展大天区面积多波段巡天观测，绘制高精度宇宙结构图谱B.研究暗能量、暗物质的基本性质，精确测量宇宙膨胀的历史C.探测太阳系外行星，研究恒星与星系的形成演化规律D.观测黑洞、引力波电磁对应体、潮汐瓦解事件等极端天体物理现象答案：ABCD3.当前下一代空间望远镜的主要发展趋势包括以下哪些方向A.不断增大主镜口径，提升聚光能力和角分辨率B.发展多波段协同观测能力，覆盖从紫外到太赫兹的多个观测波段C.采用可在轨维护升级的设计，延长望远镜服役寿命D.发展轻量化设计，探索批量建造快速迭代的发展模式答案：ABCD4.欧几里得空间望远镜的观测波段覆盖以下哪几个范围A.可见光B.近红外C.X射线D.伽马射线答案：AB5.空间望远镜入轨后需要克服的空间环境挑战包括以下哪些A.极端温度交变带来的主镜热变形干扰，影响成像质量B.空间高能辐射对探测器和电子元器件的损伤C.微流星体和空间碎片的撞击风险D.微重力环境下的结构慢形变，影响光学系统精度答案：ABCD6.截至2026年，以下哪些空间望远镜已经正式退役停止科学观测A.斯皮策空间望远镜B.开普勒空间望远镜C.哈勃空间望远镜D.俄罗斯科罗号系外行星探测卫星答案：ABD三、判断题（正确打√，错误打×）1.詹姆斯·韦伯空间望远镜已经可以通过凌星光谱法精确测量太阳系外行星的大气组成，具备直接观测类地行星大气痕量气体的能力。答案：√2.中国巡天空间望远镜的观测视场是詹姆斯·韦伯空间望远镜的100倍以上，具备极高的大规模巡天效率。答案：√3.所有用于深空观测的空间望远镜都必须运行在日地拉格朗日L2点才能获得稳定的观测环境。答案：×4.暗能量性质研究是当前全球下一代空间望远镜的核心科学目标之一，多个旗舰项目都将其作为首要研究方向。答案：√5.哈勃空间望远镜是人类历史上第一台发射入轨的空间望远镜。答案：×6.根据瑞利判据，空间望远镜的角分辨率仅与主镜口径有关，与观测波段无关。答案：×7.开普勒空间望远镜是人类第一颗专门用于大规模搜寻太阳系外行星的空间望远镜，累计发现了超过2600颗系外行星，极大推动了系外行星科学发展。答案：√8.日地拉格朗日L2点位于太阳和地球之间，是日地引力系统的平衡点。答案：×四、简答题1.简述中国巡天空间望远镜（CSST）相对于国际同类巡天空间望远镜的技术特点与核心优势。答案：中国巡天空间望远镜是中国自主建造的第一代旗舰级空间光学天文望远镜，其技术特点与核心优势主要体现在四个方面：第一，先进的大视场离轴光学系统设计。CSST采用三反消像散离轴光学系统，主镜口径2米，整体视场达到1.1平方度，单次曝光可获得3亿像素的观测数据，观测视场是詹姆斯·韦伯空间望远镜的300倍以上，大视场设计让CSST的大规模巡天效率远高于同口径的传统同轴光学系统，能够在10年服役期内完成超过10000平方度的天区巡天，覆盖可观测天区的40%以上，完成对超过20亿个天体的测光与光谱测量。第二，多波段同步观测能力。CSST同时覆盖从紫外、可见光到近红外、中红外以及太赫兹的多个观测波段，搭载了可见光近红外巡天相机、积分视场光谱仪、中红外成像光谱仪、太赫兹接收机等多台科学载荷，能够对同一天区开展多波段同时观测，避免了不同望远镜分时分段观测带来的系统误差，大幅提升了对天体物理现象的综合研究能力，尤其适合研究不同波段天体辐射的关联特征。第三，可在轨维护升级的设计理念。CSST运行在约400公里高度的近地轨道，与中国空间站共轨飞行，保持约300公里的轨道高度差，能够根据需求主动与空间站对接，航天员可对望远镜进行燃料补给、故障元器件更换、科学载荷升级等操作，项目初始设计服役寿命为10年，通过维护升级可以延长至15年以上，大幅提升了项目的科学产出效率，降低了单位科学成果的研发成本，也避免了同类一次性望远镜退役后出现观测断档的问题。第四，观测精度处于国际领先水平。CSST的可见光波段空间分辨率达到0.15角秒，优于哈勃空间望远镜的可见光分辨率，在大视场巡天领域，其测光精度和红移测量精度都高于同期的欧几里得望远镜，能够对暗至28等的天体进行精确测光，对红移z<1的星系红移测量精度优于0.01，完全满足暗能量、暗物质研究对观测数据精度的要求，能够对宇宙膨胀速率、暗能量状态方程进行比现有观测精度高一个数量级的测量。2.什么是日地拉格朗日L2点？为什么多数大口径深空观测红外空间望远镜选择运行在该轨道？答案：日地拉格朗日L2点是太阳-地球引力系统中五个拉格朗日平衡点之一，位置处于地球背向太阳的一侧，距离地球地心约150万公里，在该位置上，探测器受到的太阳引力与地球引力的合力，刚好能够提供探测器与日地系统保持相对静止同步公转所需的向心力，探测器只需要消耗极少的燃料就可以维持轨道稳定，一般大口径望远镜会在L2点附近运行在近似周期性的晕轨道上，避免被地球的本影半影遮挡。大口径深空红外空间望远镜普遍选择L2点轨道，主要出于三个方面的原因：第一，热环境稳定，非常适合红外观测。红外望远镜对探测器温度要求极高，一般需要将探测器降温到几十K甚至几K才能获得足够低的噪声，而在L2点轨道运行的望远镜，太阳、地球始终处于望远镜的同一侧，望远镜的单层或多层遮光罩就可以同时挡住太阳和地球的热辐射，让望远镜整体保持低温稳定的热环境，不会出现近地轨道上每天多次出入地球阴影带来的剧烈温度变化，大幅降低了热噪声对红外观测的干扰。第二，观测效率高，不存在遮挡问题。在L2点轨道运行的望远镜，几乎不会被地球或者月球遮挡观测天区，能够对选定目标开展连续不间断的观测，不会像近地轨道望远镜那样每天有一半左右的时间被地球遮挡，观测效率提升一倍以上，适合对暗弱遥远天体开展长时间积分观测。第三，轨道控制和通信成本低。L2点距离地球仅150万公里，轨道维持所需的燃料消耗极低，探测器入轨后每年只需要消耗几公斤燃料就可以维持轨道，大幅延长了望远镜的服役寿命；同时L2点与地球的通信延迟仅为5秒左右，地面站可以稳定接收望远镜传回的大带宽观测数据，通信难度远低于月球轨道或者更远的深空轨道，不需要建设超大口径的深空通信天线网络就可以满足需求。3.简述詹姆斯·韦伯空间望远镜正式运行以来截至2026年取得的核心标志性科学成果。答案：詹姆斯·韦伯空间望远镜2021年12月发射，2022年7月正式开始科学观测，截至2026年已经取得了多项改变天文学研究格局的突破性成果，核心成果包括四个方面：第一，刷新了人类观测到的最遥远星系记录，改写了早期宇宙形成历史。韦伯通过深场观测结合引力透镜放大效应，已经发现了多个红移超过13的星系，其中红移最高的星系达到z=16.4，该星系形成于宇宙大爆炸之后不到3.3亿年，是人类观测到的宇宙第一代星系，此前理论模型预测宇宙大爆炸之后至少5亿年才能形成足够大的发光星系，韦伯的观测结果证明星系形成的时间远早于现有理论预测，推动了宇宙结构形成理论的重大更新。第二，开启了系外行星大气研究的新时代。韦伯通过凌星光谱法首次实现了对多个温带类地行星的大气成分精确测量，对TRAPPIST-1系统的7颗行星开展了系统观测，排除了多颗行星存在浓密氢氦大气的可能，首次在温带类地行星大气中发现了水蒸气的存在痕迹，为后续搜寻生命存在的痕量气体奠定了技术基础；此外韦伯还直接成像了多颗年轻恒星周围的类木行星，获得了这些行星的红外光谱，对行星形成理论提供了直接观测约束。第三，清晰揭示了恒星形成区的内部结构。韦伯的红外观测能够穿透恒星形成区的稠密尘埃云，首次清晰拍摄到了猎户座大星云等多个临近恒星形成区的原恒星和原行星盘结构，观测到了原行星盘中的环缝结构和团块结构，为行星形成的核吸积理论提供了迄今为止最直接的观测证据，推动了恒星与行星形成研究的发展。第四，进一步证实了哈勃常数矛盾的真实性，推动了新物理研究。哈勃常数是描述宇宙膨胀速度的核心参数，此前早期宇宙宇宙微波背景测量得到的哈勃常数和本地宇宙观测得到的哈勃常数存在显著的偏差，也就是哈勃常数矛盾，争议的核心是偏差是否来自观测误差，韦伯通过对近邻造父变星和远距离Ia型超新星的观测，将本地哈勃常数的测量精度提升了一倍以上，进一步证实了偏差是真实存在的，无法用观测误差解释，推动了学界对暗能量性质、引力理论修正等新物理方向的研究。4.简述大规模空间巡天观测对现代天文学发展的核心意义。答案：大规模巡天观测是当代空间望远镜最重要的科学用途之一，对现代天文学发展的核心意义体现在三个方面：第一，为统计天文学研究提供高精度大样本数据。现代天文学的很多核心科学问题，比如暗能量的性质、星系形成演化的规律、系外行星的统计分布特征，都需要基于大样本的统一观测数据才能开展研究，空间巡天能够对数亿甚至数十亿个天体开展统一标准的观测，获得一致性好、系统误差小的大样本数据，避免了地面分块观测带来的误差，比如中国巡天空间望远镜的巡天数据将提供超过20亿个星系的观测样本，样本量是现有所有星系样本之和的10倍以上，足以对不同宇宙尺度的结构增长进行精确测量，有望解决哈勃常数矛盾、暗能量状态方程等核心科学问题。第二，为时间域天文学研究发现小概率极端天体事件。伽马射线暴余辉、引力波电磁对应体、超大质量黑洞潮汐瓦解事件、近地小行星等天体都是小概率罕见事件