2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——太空抓捕與對(duì)接技術(shù)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共10分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于太空抓捕的主要目的？A.實(shí)現(xiàn)航天器的在軌組裝B.執(zhí)行航天器的維修任務(wù)C.將航天器送入指定軌道D.實(shí)現(xiàn)航天器的在軌資源利用2.機(jī)械臂抓捕方式主要利用了哪種物理原理？A.引力梯度B.磁力吸附C.慣性耦合D.機(jī)械干涉3.以下哪種對(duì)接方式屬于剛性對(duì)接？A.軌道會(huì)合對(duì)接B.柔性桿對(duì)接C.螺旋槳對(duì)接D.快速捕獲對(duì)接4.在太空抓捕與對(duì)接過(guò)程中，距離測(cè)量主要采用以下哪種技術(shù)？A.激光雷達(dá)B.慣性導(dǎo)航C.全球定位D.衛(wèi)星通信5.以下哪一項(xiàng)不是太空抓捕與對(duì)接過(guò)程中需要考慮的安全保障技術(shù)？A.防撞系統(tǒng)B.緊急脫離系統(tǒng)C.軌道保持系統(tǒng)D.火箭推進(jìn)系統(tǒng)二、填空題（每空1分，共10分）1.太空抓捕與對(duì)接技術(shù)是空間站建造、______________和______________的關(guān)鍵技術(shù)。2.基于引力梯度的抓捕方式主要適用于具有較大質(zhì)量差的兩個(gè)航天器。3.對(duì)接機(jī)構(gòu)的主要功能包括機(jī)械捕獲、______________、______________和數(shù)據(jù)傳輸。4.慣性測(cè)量單元（IMU）在太空抓捕與對(duì)接過(guò)程中主要用于測(cè)量航天器的______________和______________。5.太空碎片回收是太空抓捕與對(duì)接技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，其意義在于______________和______________。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述太空抓捕與對(duì)接技術(shù)的定義及其主要目的。2.比較機(jī)械臂抓捕和磁力抓捕兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述太空抓捕與對(duì)接過(guò)程中需要考慮的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。4.簡(jiǎn)述空間站建造中，太空抓捕與對(duì)接技術(shù)的具體應(yīng)用。四、計(jì)算題（10分）假設(shè)兩個(gè)航天器A和B正在進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，航天器A的質(zhì)量為5000kg，航天器B的質(zhì)量為10000kg。在對(duì)接過(guò)程中，航天器A以0.1m/s2的加速度向航天器B靠近，求航天器B受到的引力梯度力（假設(shè)航天器A和B之間的距離為10m，萬(wàn)有引力常數(shù)為6.67430×10?11N·(m/kg)2）。五、論述題（10分）論述太空抓捕與對(duì)接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)未來(lái)航天活動(dòng)的影響。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.A5.D二、填空題1.維護(hù)，資源利用2.相對(duì)姿態(tài)控制，軌道保持3.姿態(tài)鎖緊，能量傳輸4.角速度，加速度5.減少太空垃圾，保障空間安全三、簡(jiǎn)答題1.定義：太空抓捕與對(duì)接技術(shù)是指在不同軌道或同一軌道上運(yùn)行的兩個(gè)或多個(gè)航天器，通過(guò)某種方式接近并最終實(shí)現(xiàn)連接的技術(shù)。目的：主要目的包括實(shí)現(xiàn)航天器的在軌組裝、執(zhí)行航天器的維修任務(wù)、將航天器送入指定軌道、實(shí)現(xiàn)航天器的在軌資源利用等。解析思路：本題考察對(duì)太空抓捕與對(duì)接技術(shù)基本概念的理解。需要明確其定義，即兩個(gè)或多個(gè)航天器接近并連接的過(guò)程，以及其主要目的，包括組裝、維修、軌道轉(zhuǎn)移和資源利用等。2.機(jī)械臂抓捕優(yōu)點(diǎn)：靈活性高，可適應(yīng)不同形狀的航天器，可進(jìn)行復(fù)雜操作。機(jī)械臂抓捕缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，存在機(jī)械磨損，抓捕力有限。磁力抓捕優(yōu)點(diǎn)：抓捕力大，系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低。磁力抓捕缺點(diǎn)：僅適用于具有磁性材料或可產(chǎn)生磁場(chǎng)的航天器，對(duì)非磁性航天器無(wú)效，易受空間環(huán)境影響。解析思路：本題考察對(duì)兩種常見(jiàn)抓捕方式優(yōu)缺點(diǎn)的比較。需要分別列出機(jī)械臂抓捕和磁力抓捕的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并進(jìn)行對(duì)比分析。3.主要技術(shù)挑戰(zhàn)：*高精度相對(duì)導(dǎo)航與制導(dǎo)：確保航天器在對(duì)接過(guò)程中保持精確的相對(duì)位置和姿態(tài)。*柔性對(duì)接機(jī)構(gòu)的控制：控制對(duì)接機(jī)構(gòu)的變形和振動(dòng)，確保對(duì)接過(guò)程的平穩(wěn)和安全。*復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性：應(yīng)對(duì)空間環(huán)境中的不確定性，例如光照變化、微流星體撞擊等。*對(duì)接過(guò)程的故障診斷與處理：及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理對(duì)接過(guò)程中出現(xiàn)的故障，確保對(duì)接任務(wù)的成功。解析思路：本題考察對(duì)太空抓捕與對(duì)接過(guò)程中主要技術(shù)挑戰(zhàn)的理解。需要從導(dǎo)航制導(dǎo)、機(jī)構(gòu)控制、環(huán)境適應(yīng)性和故障處理等方面進(jìn)行分析。4.具體應(yīng)用：*空間站模塊的組裝：通過(guò)抓捕與對(duì)接技術(shù)，將各個(gè)空間站模塊逐個(gè)組裝成完整的空間站。*空間站的維護(hù)與升級(jí)：利用抓捕與對(duì)接技術(shù)，對(duì)空間站進(jìn)行維護(hù)、修理和升級(jí)，延長(zhǎng)空間站的使用壽命。*航天器的回收與再利用：通過(guò)抓捕與對(duì)接技術(shù)，將完成任務(wù)后的航天器回收，并進(jìn)行再利用，降低航天器的發(fā)射成本。*空間資源的利用：利用抓捕與對(duì)接技術(shù)，對(duì)小行星、空間碎片等空間資源進(jìn)行抓捕和利用，實(shí)現(xiàn)太空資源的可持續(xù)利用。解析思路：本題考察對(duì)太空抓捕與對(duì)接技術(shù)在空間站建造中的具體應(yīng)用的理解。需要列舉出至少四個(gè)具體應(yīng)用場(chǎng)景，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其作用。四、計(jì)算題解題步驟：1.計(jì)算航天器A對(duì)航天器B的引力：F=G*m_A*m_B/r^2=6.67430×10?11N·(m/kg)2*5000kg*10000kg/(10m)^2=3.33615N2.由于航天器A以0.1m/s2的加速度向航天器B靠近，根據(jù)牛頓第二定律，航天器B受到的引力梯度力與航天器A的加速度方向相反，大小相等，即3.33615N。答案：航天器B受到的引力梯度力為3.33615N。解析思路：本題考察對(duì)引力梯度力計(jì)算公式的理解和應(yīng)用。需要根據(jù)萬(wàn)有引力公式和牛頓第二定律進(jìn)行計(jì)算。五、論述題太空抓捕與對(duì)接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：*智能化：隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，太空抓捕與對(duì)接技術(shù)將更加智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航、自主抓捕和自主對(duì)接，降低對(duì)人工干預(yù)的依賴，提高對(duì)接效率和安全性。*高效化：通過(guò)優(yōu)化對(duì)接算法和控制策略，提高對(duì)接速度和精度，縮短對(duì)接時(shí)間，提高任務(wù)執(zhí)行效率。*低成本化：通過(guò)發(fā)展新型抓捕與對(duì)接技術(shù)，例如磁力抓捕、激光捕獲等，降低對(duì)接系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，推動(dòng)太空資源的商業(yè)化和普及化。*多功能化：發(fā)展具有多種功能的抓捕與對(duì)接系統(tǒng)，例如能夠進(jìn)行抓捕、對(duì)接、釋放、維修等多種操作的復(fù)合型系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的利用率和靈活性。太空抓捕與對(duì)接技術(shù)的發(fā)展將對(duì)未來(lái)航天活動(dòng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響：*推動(dòng)空間站的建設(shè)和發(fā)展：太空抓捕與對(duì)接技術(shù)是空間站建造和維護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)，其發(fā)展將推動(dòng)空間站的建設(shè)規(guī)模和利用效率的進(jìn)一步提升。*促進(jìn)空間資源的開(kāi)發(fā)利用：太空抓捕與對(duì)接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)空間資源開(kāi)發(fā)利用的重要手段，其發(fā)展將促進(jìn)空間資源的商業(yè)化和可持續(xù)利用。*