2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——太空輻射對生命體的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分）1.下列哪種輻射主要來源于太陽活動，其強(qiáng)度在太陽耀斑期間會急劇增加？A.宇宙射線(GCR)B.太陽粒子事件(SPE)C.地球同步輻射帶輻射D.軌道輻照帶輻射(TRAP)2.在輻射生物學(xué)效應(yīng)中，通常與劑量大小直接相關(guān)，且存在明確閾值以下的效應(yīng)被稱為？A.隨機(jī)效應(yīng)B.確定性效應(yīng)C.輻射適應(yīng)D.潛在生物效應(yīng)3.以下哪個(gè)物理量是用于描述單位質(zhì)量物質(zhì)吸收電離輻射能量的度量？A.劑量當(dāng)量B.劑量C.線性能量傳遞(LET)D.相對生物效應(yīng)(RBE)4.輻射引起的DNA損傷中，雙鏈斷裂(DSB)被普遍認(rèn)為是后果最嚴(yán)重、最需要優(yōu)先修復(fù)的損傷類型，這是因?yàn)?？A.它通常由低LET輻射引起B(yǎng).它更容易被細(xì)胞修復(fù)系統(tǒng)識別和修復(fù)C.它能導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變，增加遺傳風(fēng)險(xiǎn)D.它主要影響細(xì)胞質(zhì)而非細(xì)胞核5.在評估太空輻射風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，"氧增強(qiáng)比(OER)"這個(gè)參數(shù)主要用于比較？A.不同類型電離輻射的穿透能力B.不同能量光子與質(zhì)子對生物組織的損傷效應(yīng)差異C.空間站與地面輻射環(huán)境的區(qū)別D.輻射防護(hù)材料與生物組織的相互作用6.宇航員在深空任務(wù)中面臨的主要隨機(jī)性健康風(fēng)險(xiǎn)，最主要的是哪種疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加？A.輻射病(確定性效應(yīng))B.白內(nèi)障C.癌癥D.骨質(zhì)疏松7.以下哪種材料通常被認(rèn)為是最有效的屏蔽高能帶電粒子（如質(zhì)子）的材料？A.輕元素材料（如氫氣、水）B.重元素材料（如鉛、鎢）C.任何材料，因?yàn)楦吣芰Ｗ訜o法被阻擋D.金屬泡沫8.輻射適應(yīng)是指生物體在受到持續(xù)低劑量輻射暴露后，其輻射損傷修復(fù)能力或存活能力發(fā)生增強(qiáng)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象通常與哪種機(jī)制有關(guān)？A.DNA損傷增加B.修復(fù)酶活性降低C.表觀遺傳調(diào)控的變化D.氧氣濃度升高9.對于需要長時(shí)間暴露于太空輻射環(huán)境的宇航員，除了太空服和輻射屏蔽結(jié)構(gòu)外，哪種策略也至關(guān)重要？A.限制宇航員活動范圍B.增加每次任務(wù)的休息時(shí)間C.調(diào)整任務(wù)日程以避開高輻射事件（如太陽耀斑）D.使用能夠完全屏蔽所有類型輻射的超級材料10.在輻射防護(hù)的“時(shí)間”原則中，核心思想是通過縮短暴露在輻射環(huán)境中的時(shí)間來降低總劑量，這對于哪種類型的航天任務(wù)尤其重要？A.近地軌道短期任務(wù)B.長期空間站駐留任務(wù)C.載人登月任務(wù)D.無人深空探測任務(wù)11.輻射可以誘導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)入程序性死亡，即細(xì)胞凋亡，這對于生物體維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)有何意義？A.防止輻射損傷基因無限復(fù)制B.清除輻射誘導(dǎo)的突變細(xì)胞，降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)C.促進(jìn)輻射后的組織再生D.增強(qiáng)對輻射的適應(yīng)性12.國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)制定的輻射防護(hù)體系主要關(guān)注的是哪種輻射防護(hù)水平？A.改善輻射源的安全性能B.限制對公眾的輻射暴露水平C.確保職業(yè)照射低于規(guī)定的劑量限值D.完全消除所有人為輻射源13.以下哪項(xiàng)技術(shù)或方法常用于體外研究特定輻射對生物細(xì)胞的影響？A.空間輻射生物學(xué)地面模擬實(shí)驗(yàn)B.月球表面輻射環(huán)境實(shí)地測量C.飛行任務(wù)中宇航員的生物樣本收集D.利用天文望遠(yuǎn)鏡觀測宇宙射線源14.某種太空輻射具有較低的能量傳遞率(LET)，這意味著？A.它在單位路徑長度上引起的電離作用較弱B.它更容易穿透厚重的屏蔽材料C.它對生物組織的相對生物效應(yīng)(RBE)較高D.它主要造成細(xì)胞核外的損傷15.研究表明，某些生物體（如某些昆蟲、植物）對太空輻射的耐受性遠(yuǎn)高于人類，這對于未來載人深空探測有何潛在啟示？A.可以直接使用這些生物體作為宇航員的“生物劑量計(jì)”B.揭示了潛在的輻射防護(hù)新途徑或適應(yīng)機(jī)制C.表明人類沒有必要進(jìn)行輻射防護(hù)研究D.證明了這些生物體適合作為地外殖民地的基礎(chǔ)生態(tài)二、填空題（每空1分，共15分）1.高能宇宙射線主要由______和______組成，它們是銀河系和宇宙空間中的主要高能粒子來源。2.輻射防護(hù)的“距離”原則基于平方反比定律，指出在輻射源附近，隨距離的增大，受照劑量率將呈______關(guān)系下降。3.DNA是輻射損傷的主要靶點(diǎn)，輻射可以引起DNA鏈的斷裂、堿基修飾以及______的損傷。4.衡量輻射對生物組織相對危險(xiǎn)性的物理量是______，它考慮了輻射的LET和生物效應(yīng)。5.宇航員在低地球軌道(LEO)面臨的主要空間輻射環(huán)境是______和______。6.確定性效應(yīng)是指其發(fā)生概率和嚴(yán)重程度與劑量相關(guān)的輻射生物效應(yīng)，例如______和視力障礙。7.輻射劑量單位“戈瑞(Gy)”表示的是______，而“希沃特(Sv)”表示的是______。8.為了減輕太空輻射對宇航員的影響，空間站通常利用______作為輻射屏蔽的主要材料。9.輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡是細(xì)胞自我毀滅過程，它通常由______和______信號通路介導(dǎo)。10.輻射生物學(xué)研究不僅對于保障宇航員健康至關(guān)重要，也是理解______以及尋找地外生命跡象的重要基礎(chǔ)。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.相對生物效應(yīng)(RBE)2.輻射劑量當(dāng)量3.輻射適應(yīng)4.雙鏈斷裂(DSB)5.空間碎片云四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述輻射誘導(dǎo)DNA損傷的兩種主要類型及其可能的后果。2.比較并說明輻射防護(hù)的“屏蔽”原則和“時(shí)間”原則的基本原理及其應(yīng)用場景。3.為什么長期在軌宇航員需要特別關(guān)注輻射防護(hù)？列舉至少三種主要的輻射健康風(fēng)險(xiǎn)。4.簡要說明什么是空間輻射生物學(xué)地面模擬實(shí)驗(yàn)，并列舉至少兩種常用的模擬方法和其模擬的對象。五、論述題（10分）結(jié)合具體實(shí)例或機(jī)制，論述輻射防護(hù)對于實(shí)現(xiàn)載人深空探測（如火星任務(wù)）的重要性，并探討當(dāng)前輻射防護(hù)面臨的主要挑戰(zhàn)及可能的未來發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.B解析：太陽粒子事件（SPE）主要來源于太陽活動，特別是太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射，其強(qiáng)度會急劇增加。2.B解析：確定性效應(yīng)（或稱閾值效應(yīng)）是指其發(fā)生概率和嚴(yán)重程度隨劑量增加而增加，且存在一個(gè)劑量閾值以下的效應(yīng)。3.B解析：劑量是指單位質(zhì)量物質(zhì)吸收的電離輻射能量，是無量綱量，常用單位為戈瑞(Gy)。4.C解析：雙鏈斷裂(DSB)是DNA兩條鏈同時(shí)斷裂，會破壞染色體的完整性和結(jié)構(gòu)，若未正確修復(fù)可能導(dǎo)致基因缺失、重排等，是遺傳風(fēng)險(xiǎn)的主要來源。5.B解析：氧增強(qiáng)比(OER)是衡量高能輻射（如質(zhì)子、中子）在含氧環(huán)境下產(chǎn)生的生物效應(yīng)（如殺死細(xì)胞）與在真空環(huán)境下產(chǎn)生生物效應(yīng)的比值差異，反映了氧在輻射生物效應(yīng)中的關(guān)鍵作用。6.C解析：長期太空輻射暴露的主要隨機(jī)性健康風(fēng)險(xiǎn)是癌癥發(fā)病率增加，這是目前認(rèn)為的最主要的輻射相關(guān)健康問題。7.A解析：高能帶電粒子（如質(zhì)子）更容易被含有大量氫原子（質(zhì)子）的材料散射和損失能量，輕元素材料（如水、氫氣）因此成為有效的屏蔽材料。8.C解析：輻射適應(yīng)現(xiàn)象常與表觀遺傳調(diào)控的變化有關(guān)，例如DNA甲基化模式或組蛋白修飾的改變，影響了基因表達(dá)而不改變DNA序列。9.C解析：調(diào)整任務(wù)日程以避開高輻射事件（如太陽耀斑或地磁暴）是“時(shí)間”原則在空間任務(wù)中的具體應(yīng)用，通過減少在高劑量率時(shí)段的暴露時(shí)間來降低總劑量。10.C解析：載人登月任務(wù)將宇航員帶離地球磁場保護(hù)，使其暴露于更強(qiáng)烈的宇宙射線和太陽粒子事件中，因此需要更嚴(yán)格和靈活的任務(wù)調(diào)度來規(guī)避高輻射期。11.B解析：細(xì)胞凋亡清除受損或突變細(xì)胞，是生物體清除潛在癌前細(xì)胞、維持基因組穩(wěn)定性的重要機(jī)制，有助于降低輻射誘導(dǎo)的癌癥風(fēng)險(xiǎn)。12.C解析：ICRP的輻射防護(hù)體系主要基于“合理可行盡量低”(ALARA)原則，并設(shè)定了職業(yè)照射的劑量限值（年有效劑量不超過50mSv）。13.A解析：空間輻射生物學(xué)地面模擬實(shí)驗(yàn)是在地面利用加速器產(chǎn)生的模擬太空輻射或放射性同位素源，研究輻射對生物樣本（細(xì)胞、組織、模型生物）的影響，是研究太空輻射的生物效應(yīng)的重要手段。14.A解析：LET（線性能量傳遞）是單位路徑長度上能量沉積的速率，LET越高，單位能量沉積距離越短，對生物組織的局部損傷越嚴(yán)重，電離作用也越集中。15.B解析：某些生物對輻射的高耐受性可能揭示了獨(dú)特的DNA修復(fù)機(jī)制或耐受機(jī)制，這些機(jī)制可能為開發(fā)更有效的輻射防護(hù)策略提供線索和啟示。二、填空題1.高能質(zhì)子粒子解析：高能宇宙射線主要由這些基本粒子組成。2.反比解析：根據(jù)平方反比定律，距離增加一倍，劑量率減少到原來的1/4。3.染色體結(jié)構(gòu)解析：除了DNA鏈斷裂和堿基損傷，輻射還可能引起染色體結(jié)構(gòu)異常（如缺失、易位、倒位）等更高級別的損傷。4.劑量當(dāng)量解析：劑量當(dāng)量是考慮了輻射類型（通過RBE）和照射條件（通過Q值）的加權(quán)劑量，反映不同輻射的生物效應(yīng)。5.軌道輻射帶(VanAllenBelts)粒子解析：低地球軌道的主要輻射來源是這些被地球磁場捕獲的高能帶電粒子。6.白內(nèi)障解析：這是LEO任務(wù)中常見的確定性效應(yīng)之一，與晶體狀體對輻射的敏感性有關(guān)。7.吸收的能量照射引起的隨機(jī)性生物效應(yīng)解析：戈瑞(Gy)是吸收劑量的單位，Sv是劑量當(dāng)量或有效劑量的單位，后者用于評估隨機(jī)性效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。8.水解析：由于水富含氫原子，可以有效減速高能帶電粒子，且資源豐富，常被用作空間結(jié)構(gòu)的防護(hù)材料。9.TNF-αFas/CD95解析：TNF-α（腫瘤壞死因子-α）屬于炎癥因子通路，F(xiàn)as/CD95屬于死亡受體通路，都是調(diào)控細(xì)胞凋亡的重要信號分子。10.地球上的生命起源與演化解析：研究輻射對生命的影響有助于理解輻射在地球生命演化過程中的作用，以及生命體適應(yīng)輻射環(huán)境的機(jī)制。三、名詞解釋1.相對生物效應(yīng)(RBE)：指在特定劑量下，某種輻射引起的生物效應(yīng)（如殺死細(xì)胞）與參考輻射（通常是X射線或γ射線）引起的相同生物效應(yīng)所需的劑量之比。它反映了不同類型輻射的相對危險(xiǎn)性。2.輻射劑量當(dāng)量：是用于評價(jià)電離輻射隨機(jī)性健康效應(yīng)（主要是致癌風(fēng)險(xiǎn)）的物理量。它等于吸收劑量乘以輻射權(quán)重因子（RWF或Q值），單位為希沃特(Sv)。劑量當(dāng)量考慮了不同類型和能量的輻射對生物組織的不同效應(yīng)。3.輻射適應(yīng)：指生物體在受到持續(xù)或間歇性的低劑量輻射暴露后，其生理功能、DNA損傷修復(fù)能力或存活能力發(fā)生改變，表現(xiàn)出對輻射損傷更小或更能抵抗的狀態(tài)。4.雙鏈斷裂(DSB)：指DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中兩條鏈同時(shí)發(fā)生斷裂的損傷類型。DSB是最嚴(yán)重、最危險(xiǎn)的DNA損傷之一，若未得到精確修復(fù)，可能導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)異常、基因缺失或重排，引發(fā)細(xì)胞死亡或突變。5.空間碎片云：指在近地軌道或更遠(yuǎn)空間區(qū)域存在的，由人類活動產(chǎn)生的非功能性人造物體（如廢棄衛(wèi)星、火箭殘骸、碰撞產(chǎn)生的小碎片）組成的彌散區(qū)域。這些碎片以高速運(yùn)行，對在軌航天器構(gòu)成碰撞威脅。四、簡答題1.輻射誘導(dǎo)DNA損傷的兩種主要類型及其可能的后果：*單鏈斷裂(SSB)：指DNA雙螺旋中一條鏈的堿基對發(fā)生斷裂。SSB相對容易修復(fù)，但若修復(fù)錯(cuò)誤可能導(dǎo)致堿基錯(cuò)配。大量SSB累積會阻礙DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。*雙鏈斷裂(DSB)：指DNA雙螺旋中兩條鏈同時(shí)斷裂。DSB是最嚴(yán)重?fù)p傷類型，若未精確修復(fù)，可能導(dǎo)致染色體片段缺失、易位、倒位等結(jié)構(gòu)異常。DSB是引發(fā)細(xì)胞死亡或產(chǎn)生遺傳突變（包括癌癥）的主要風(fēng)險(xiǎn)因素。2.比較并說明輻射防護(hù)的“屏蔽”原則和“時(shí)間”原則的基本原理及其應(yīng)用場景：*屏蔽原則：基本原理是利用屏蔽材料吸收或散射輻射，降低到達(dá)生物組織的輻射劑量率。選擇屏蔽材料時(shí)需考慮其厚度、材料密度（含氫量對于帶電粒子）以及輻射類型。應(yīng)用場景廣泛，如建造輻射屏蔽室、使用太空服、在空間站或航天器上增加防護(hù)結(jié)構(gòu)（如水墻、土壤層）等。*時(shí)間原則：基本原理是減少在輻射環(huán)境中的暴露持續(xù)時(shí)間。由于劑量與暴露時(shí)間成正比（D=劑量率×?xí)r間），縮短暴露時(shí)間即可有效降低總劑量。應(yīng)用場景包括盡量縮短在軌任務(wù)的準(zhǔn)備和返回階段暴露時(shí)間、在預(yù)測到高輻射事件（如太陽風(fēng)暴）時(shí)，讓宇航員進(jìn)入防護(hù)良好的艙室避難等。3.為什么長期在軌宇航員需要特別關(guān)注輻射防護(hù)？列舉至少三種主要的輻射健康風(fēng)險(xiǎn)：*需要特別關(guān)注的原因：長期太空任務(wù)（如火星任務(wù)）將宇航員帶離地球磁場保護(hù)，使其暴露于強(qiáng)度遠(yuǎn)高于地面的宇宙射線和太陽粒子事件，累積劑量可能對健康造成嚴(yán)重威脅。*主要輻射健康風(fēng)險(xiǎn)：*癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加：輻射是已知的致癌因子，長期暴露顯著增加患多種癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。*神經(jīng)系統(tǒng)損傷：高劑量輻射可能影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，可能導(dǎo)致認(rèn)知障礙、運(yùn)動協(xié)調(diào)問題，尤其是在深空任務(wù)長時(shí)間暴露下。*白內(nèi)障：輻射可損傷眼睛的晶狀體，導(dǎo)致白內(nèi)障形成，影響視力。*輻射?。ù_定性效應(yīng)）：雖然概率隨距離增加而降低，但在極高劑量或短時(shí)間內(nèi)暴露，仍可能發(fā)生急性輻射病，癥狀包括惡心、嘔吐、疲勞、脫發(fā)等。4.簡要說明什么是空間輻射生物學(xué)地面模擬實(shí)驗(yàn)，并列舉至少兩種常用的模擬方法和其模擬的對象：*說明：空間輻射生物學(xué)地面模擬實(shí)驗(yàn)是在地面環(huán)境中，利用人工加速器產(chǎn)生的輻射或放射性同位素源，模擬太空中特定的輻射環(huán)境，研究輻射對生物體（從分子、細(xì)胞到個(gè)體水平）的遺傳、生理、生化等方面的影響，以及探索輻射防護(hù)和修復(fù)策略。*常用模擬方法和對象：*加速器輻射模擬：利用粒子加速器產(chǎn)生高能質(zhì)子、中子、重離子等模擬GCR或SPE，照射生物樣本。常用于研究輻射對細(xì)胞存活、DNA損傷與修復(fù)、基因突變、腫瘤發(fā)生等的影響。*放射性同位素源模擬：利用放射性同位素（如1?C,3H,32P,12?I）產(chǎn)生的α粒子、β粒子、γ射線等模擬空間環(huán)境中伴隨的放射性物質(zhì)或部分GCR/SEPs效應(yīng)。常用于標(biāo)記實(shí)驗(yàn)、DNA損傷檢測、短期生存率研究等。五、論述題結(jié)合具體實(shí)例或機(jī)制，論述輻射防護(hù)對于實(shí)現(xiàn)載人深空探測（如火星任務(wù)）的重要性，并探討當(dāng)前輻射防護(hù)面臨的主要挑戰(zhàn)及可能的未來發(fā)展方向。載人深空探測，特別是前往火星等距離地球遙遠(yuǎn)的行星任務(wù)，面臨著前所未有的輻射挑戰(zhàn)。太空環(huán)境中的高能帶電粒子（GCR）和太陽粒子事件（SPE）對宇航員的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，主要風(fēng)險(xiǎn)