2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——行星移民和居住問(wèn)題探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋?zhuān)啃☆}5分，共20分）1.宜居帶（HabitableZone）2.就地資源利用（In-SituResourceUtilization,ISRU）3.輻射防護(hù)（RadiationShielding）4.半封閉式棲息地（Semi-closedHabitat）二、簡(jiǎn)答題（每小題10分，共40分）1.簡(jiǎn)述選擇火星作為潛在移民目標(biāo)的主要科學(xué)依據(jù)和面臨的核心挑戰(zhàn)。2.闡述建立地外人工生命支持系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。3.解釋什么是“水手谷效應(yīng)”，并分析其對(duì)火星移民計(jì)劃可能產(chǎn)生的影響。4.簡(jiǎn)述月球在人類(lèi)行星移民計(jì)劃中可能扮演的角色及其優(yōu)勢(shì)。三、論述題（每小題15分，共45分）1.論述建立月球永久基地對(duì)于實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離行星移民（如火星）所具有的戰(zhàn)略意義和支撐作用。2.分析將人類(lèi)長(zhǎng)期定居在非地球天體（如火星）面臨的主要科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)倫理挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)思路。3.探討發(fā)展可重復(fù)使用太空運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)于降低行星移民經(jīng)濟(jì)成本的重要性，并舉例說(shuō)明其可能的技術(shù)路徑。試卷答案一、名詞解釋1.宜居帶（HabitableZone）：指圍繞恒星運(yùn)行、表面溫度適宜液態(tài)水存在的行星軌道范圍。液態(tài)水的存在被認(rèn)為是生命（特別是類(lèi)地生命）存在的關(guān)鍵條件之一。通常也被稱(chēng)為“生命帶”或“宜居區(qū)”。*解析思路：考察對(duì)宜居帶基本定義的理解。需要明確其核心概念是“液態(tài)水存在”及其與“恒星距離/溫度”的關(guān)系?；卮饝?yīng)簡(jiǎn)潔明了，點(diǎn)出核心要素。2.就地資源利用（In-SituResourceUtilization,ISRU）：指在目的地天體（如月球、火星）上，直接利用當(dāng)?shù)卮嬖诘淖匀毁Y源（如土壤、巖石、水冰、大氣等）來(lái)生產(chǎn)生命支持所需物質(zhì)（如水、氧氣、燃料）、建筑材料或其他必需品的過(guò)程或技術(shù)。其目的是減少?gòu)牡厍驍y帶物資的負(fù)擔(dān)和成本。*解析思路：考察對(duì)ISRU概念和目標(biāo)的掌握。需要包含“利用當(dāng)?shù)刭Y源”、“生產(chǎn)必需品”、“減少地球運(yùn)輸負(fù)擔(dān)”這幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。3.輻射防護(hù)（RadiationShielding）：指為保護(hù)人類(lèi)、設(shè)備或生物樣本免受宇宙射線(xiàn)、星際塵埃以及目的地天體（如月球、火星）表面高能粒子輻射傷害而采取的各種措施或材料。防護(hù)手段包括物理屏蔽（如使用土壤、水、特殊材料建造結(jié)構(gòu)）、電磁屏蔽、主動(dòng)防護(hù)（如利用磁場(chǎng)）等。*解析思路：考察對(duì)輻射防護(hù)目的、對(duì)象和常見(jiàn)方法的理解。需點(diǎn)明輻射來(lái)源、防護(hù)目標(biāo)以及至少一種防護(hù)方式。4.半封閉式棲息地（Semi-closedHabitat）：指一種生命支持系統(tǒng)，其循環(huán)利用程度較高，能夠大幅減少對(duì)地球補(bǔ)給的依賴(lài)，但并非完全自給自足。系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)（如水、部分氣體）和能量可以循環(huán)利用，但仍需定期補(bǔ)充一些無(wú)法完全循環(huán)或降解的物質(zhì)（如食物、某些必需品）。*解析思路：考察對(duì)不同級(jí)別生命支持系統(tǒng)（如完全封閉、部分封閉、半封閉）概念的理解。重點(diǎn)在于區(qū)分其與“完全自給自足”或“依賴(lài)地球補(bǔ)給”的狀態(tài)。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述選擇火星作為潛在移民目標(biāo)的主要科學(xué)依據(jù)和面臨的核心挑戰(zhàn)。*主要科學(xué)依據(jù)：(1)擁有固體表面和相對(duì)可預(yù)測(cè)的環(huán)境；(2)具備過(guò)去存在液態(tài)水的證據(jù)，暗示可能存在或曾經(jīng)存在生命；(3)擁有稀薄但存在大氣層，可利用或改造；(4)存在水冰資源，特別是在地下；(5)距離地球相對(duì)較近，技術(shù)難度相對(duì)可控；(6)具備地質(zhì)活動(dòng)歷史，可能蘊(yùn)藏有用資源。*核心挑戰(zhàn)：(1)環(huán)境極其惡劣，包括強(qiáng)輻射、低氣壓、極端溫差、沙塵暴頻發(fā)；(2)缺乏可供呼吸的大氣，氧含量極低；(3)水以冰的形式存在，獲取和凈化難度大；(4)表面存在高能離子輻射（GalacticCosmicRays,GCRs）；(5)重力約為地球的38%，可能對(duì)人類(lèi)生理產(chǎn)生長(zhǎng)期影響；(6)建立完整生命支持和輻射防護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)難度和成本極高。*解析思路：第一個(gè)問(wèn)題要求列出選擇火星的理由和困難。理由需結(jié)合火星的實(shí)際情況（如水證據(jù)、大氣、資源、距離等），困難則需涵蓋環(huán)境、生理、資源獲取、技術(shù)等多個(gè)層面?；卮饝?yīng)全面且有針對(duì)性。2.闡述建立地外人工生命支持系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。*關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：(1)大氣revitalization（改造與循環(huán)）：制造可供呼吸的氧氣，去除有毒氣體（如二氧化碳），維持適宜氣壓和成分比例；(2)水資源管理：獲取、儲(chǔ)存、凈化和循環(huán)利用水（飲用、呼吸、農(nóng)業(yè)、工業(yè)）；(3)能源供應(yīng)：提供穩(wěn)定、可靠、高效的能源，如太陽(yáng)能、核能等，并解決能源儲(chǔ)存和分配問(wèn)題；(4)食物生產(chǎn)：建立可持續(xù)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)（如水培、氣培），實(shí)現(xiàn)食物自給或部分自給；(5)廢物處理與資源回收：對(duì)人類(lèi)排泄物、生活廢棄物進(jìn)行高效處理和資源化利用，減少?gòu)U物排放；(6)輻射防護(hù)：設(shè)計(jì)有效的物理或生物防護(hù)措施，屏蔽內(nèi)外輻射，保護(hù)居住者和設(shè)備；(7)人類(lèi)健康維護(hù)：應(yīng)對(duì)低重力環(huán)境對(duì)生理的影響，提供醫(yī)療支持和心理健康維護(hù)措施。*解析思路：考察對(duì)地外生命支持系統(tǒng)（ECLSS）核心子系統(tǒng)的理解。需要列舉關(guān)鍵的子系統(tǒng)（大氣、水、能源、食物、廢物、輻射、健康），并簡(jiǎn)述每個(gè)子系統(tǒng)需要解決的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。3.解釋什么是“水手谷效應(yīng)”，并分析其對(duì)火星移民計(jì)劃可能產(chǎn)生的影響。*解釋?zhuān)骸八止刃?yīng)”是指火星上巨大的峽谷系統(tǒng)（如水手谷VallesMarineris）可能導(dǎo)致的局部氣候和風(fēng)場(chǎng)異?，F(xiàn)象。該效應(yīng)可能包括：峽谷兩側(cè)形成類(lèi)似地球信風(fēng)的定向風(fēng)系；峽谷底部可能形成獨(dú)特的熱力環(huán)流，導(dǎo)致局部溫度差異和塵暴發(fā)生；改變或加強(qiáng)了火星全球的風(fēng)場(chǎng)分布。其具體機(jī)制仍在研究中，可能與峽谷的幾何形狀、地形抬升和熱力性質(zhì)有關(guān)。*影響：(1)對(duì)表面活動(dòng)產(chǎn)生影響：定向風(fēng)可能影響地表沉積物的分布和形態(tài)，也可能為地表探測(cè)器的移動(dòng)帶來(lái)便利或障礙；局部塵暴可能更頻繁或強(qiáng)烈，增加空氣污染和設(shè)備維護(hù)的難度；(2)對(duì)棲息地設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響：需考慮風(fēng)荷載對(duì)棲息地結(jié)構(gòu)的影響，以及如何防護(hù)強(qiáng)風(fēng)和沙塵；(3)對(duì)大氣演化研究產(chǎn)生影響：理解水手谷效應(yīng)有助于揭示火星大氣演化的歷史和機(jī)制；(4)對(duì)資源勘探產(chǎn)生影響：風(fēng)蝕或風(fēng)積地貌可能掩蓋或形成礦產(chǎn)資源。*解析思路：第一個(gè)問(wèn)題要求解釋“水手谷效應(yīng)”的基本概念，并分析其對(duì)火星環(huán)境、活動(dòng)、工程設(shè)計(jì)等方面的潛在影響。需要結(jié)合火星地理特征和流體力學(xué)（風(fēng)）的基本原理進(jìn)行闡述。4.簡(jiǎn)述月球在人類(lèi)行星移民計(jì)劃中可能扮演的角色及其優(yōu)勢(shì)。*可能角色：(1)試驗(yàn)場(chǎng)與訓(xùn)練基地：作為地球之外的第一個(gè)立足點(diǎn)，測(cè)試和驗(yàn)證行星表面生存、資源利用、生命支持、運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)；(2)中轉(zhuǎn)站與補(bǔ)給港：作為前往更遙遠(yuǎn)行星（如火星）的出發(fā)點(diǎn)和中轉(zhuǎn)平臺(tái)，提供物資補(bǔ)給、人員休整和設(shè)備維護(hù)的基地；(3)科研前哨：利用月球獨(dú)特的環(huán)境（如真空、月震、磁場(chǎng)）進(jìn)行天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)等前沿科學(xué)研究；(4)資源開(kāi)發(fā)地：開(kāi)采月球資源（如水冰、氦-3），為深空探測(cè)和未來(lái)定居提供原材料和能源；(5)技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)：驗(yàn)證長(zhǎng)期載人駐留所需的各項(xiàng)技術(shù)，為解決火星等更嚴(yán)酷環(huán)境的生存問(wèn)題積累經(jīng)驗(yàn)。*優(yōu)勢(shì)：(1)距離地球近：運(yùn)輸時(shí)間和成本相對(duì)較低，應(yīng)急響應(yīng)快；(2)技術(shù)成熟度高：相對(duì)于火星，月球技術(shù)難度更低，已有阿波羅任務(wù)經(jīng)驗(yàn)；(3)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定：相比火星極端天氣和強(qiáng)輻射，月球表面環(huán)境（除輻射外）相對(duì)更穩(wěn)定可