2025年大學《空間科學與技術》專業(yè)題庫——星際湖泊與太空水資源研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在當前太陽系內(nèi)，被認為最有可能存在液態(tài)水湖泊的衛(wèi)星是（）。A.土衛(wèi)六（泰坦）B.木衛(wèi)三（蓋尼米得）C.水星D.火衛(wèi)一（火衛(wèi)二）2.下列哪項技術是伽利略號探測器用于探測木衛(wèi)二（歐羅巴）表面水活動的關鍵手段之一？（）A.地震波探測B.紅外光譜分析C.核磁共振成像D.熱紅外成像3.“原位資源利用”（ISRU）在太空探索中的主要目標不包括（）。A.減少從地球攜帶物資的負擔B.提高深空任務的自主性C.實現(xiàn)太空旅游業(yè)的盈利D.降低太空探索的成本4.太空中的水主要以哪種形式存在于小行星和彗星內(nèi)部？（）A.液態(tài)水B.水蒸氣C.冰D.水合物5.歐洲空間局的“朱諾號”探測器在木星探測任務中，其關于木衛(wèi)二水活動的關鍵發(fā)現(xiàn)之一是（）。A.證實了木衛(wèi)二存在廣泛的液態(tài)海洋B.發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二表面缺乏水冰活動證據(jù)C.測量了木衛(wèi)二大氣層的水蒸氣含量極低D.指出木衛(wèi)二內(nèi)部放射性加熱不足以維持液態(tài)水6.以下哪種物質(zhì)常被稱為“太空冰”，并且是許多彗星和土星環(huán)物質(zhì)的重要組成部分？（）A.干冰（固態(tài)二氧化碳）B.甲烷冰C.水冰D.氨冰7.從火星冰下湖泊提取氧氣，最可能采用的技術是（）。A.光合作用B.電解水C.分子篩吸附D.熱解水8.土衛(wèi)二（恩克拉多斯）上的“虎紋”特征被普遍認為是（）。A.火山活動形成的熔巖流痕跡B.冰下間歇泉噴出水汽形成的羽流C.小行星撞擊產(chǎn)生的環(huán)形山D.冰殼表面裂縫9.太空水資源的利用，對于未來載人火星任務具有極其重要的意義，主要體現(xiàn)在（）。A.可作為宇航員的休閑娛樂用水B.可作為火箭推進劑的組成部分（氫氧）C.可作為植物生長的灌溉用水D.可作為建造空間站的建筑材料10.下列哪項研究不屬于“星際湖泊與太空水資源研究”的范疇？（）A.對土衛(wèi)二冰下海洋生物信號的搜尋B.火星地表水分布和古代湖泊演化的遙感分析C.地球極地冰芯中古代氣候信息的提取D.太空水冰資源的開采與存儲技術評估二、簡答題（每小題5分，共30分。請將答案寫在題干后的橫線上或指定位置）1.簡述利用雷達探測冰下湖泊的基本原理。2.列舉三種不同的太空水提取技術，并簡要說明其原理。3.解釋什么是“水合物的地球化學意義”。4.為什么木衛(wèi)二被認為是尋找太陽系內(nèi)地外生命的重要目標之一？5.簡述太空水作為火箭推進劑的應用前景和主要挑戰(zhàn)。6.影響太空水探測任務成功的關鍵因素有哪些？三、論述題（每小題10分，共40分。請將答案寫在題干后的橫線上或指定位置）1.結(jié)合具體例子，論述人類對太空水資源進行探索和利用的歷史驅(qū)動力。2.分析當前技術條件下，從月球表面提取水資源的可行性與主要技術難點。3.探討太空水資源開發(fā)利用可能帶來的科學發(fā)現(xiàn)和對人類文明進程的潛在影響。4.從倫理和環(huán)境的角度，論述在太空（如小行星）進行資源開采需要考慮的問題。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.C4.C5.A6.C7.B8.B9.B10.C二、簡答題1.答案：利用雷達探測冰下湖泊的基本原理是向冰蓋下方發(fā)射電磁波（通常是穿透性強的微波），電磁波到達冰下水體或冰水界面后發(fā)生反射，接收器接收反射信號。通過測量信號的往返時間、強度、頻率變化等信息，可以推斷冰下湖泊的深度、范圍、表面形態(tài)甚至水體性質(zhì)。解析思路：考察對雷達探測基本原理的理解。核心在于發(fā)射電磁波、信號反射、接收、以及如何通過反射信號的信息推斷目標（冰下湖泊）的參數(shù)。需要提及電磁波、反射、時間測量等關鍵要素。2.答案：太空水提取技術有多種，例如：*電解水：通過電流將水分子分解為氫氣和氧氣。*熱解水（熱分解）：利用高溫加熱水合物或冰，使其分解為水蒸氣，再冷凝或直接利用。*化學吸附/離子交換：利用特定材料吸附水分子或通過離子交換反應提取水。解析思路：考察對幾種主要水提取技術的認知。要求列舉至少三種，并簡要說明其原理。電解、熱解、吸附/離子交換是常見的技術路徑，答題時需點明技術名稱并簡述其作用機制。3.答案：水合物是水分子與另一種或多種陽離子（如鈉、鎂、鈣、鉀等）通過氫鍵結(jié)合形成的晶體化合物（如甲烷水合物、氨水合物等）。它們不僅是水在低溫高壓下的穩(wěn)定存在形式，也蘊藏著豐富的有機物或揮發(fā)物信息，是研究行星早期化學、生命起源和氣候演變的寶貴樣品。解析思路：考察對水合物的基本概念及其科學意義的理解?！笆鞘裁础保ǘx/組成）和“為什么重要”（科學價值）是關鍵點。需要包含化學組成、物理狀態(tài)和地球化學意義。4.答案：木衛(wèi)二被認為是尋找太陽系內(nèi)地外生命的重要目標，主要因為：*具有巨大的液態(tài)水海洋，為生命存在提供了基本條件（水、能量來源可能來自木星的潮汐加熱）。*表面冰殼相對較薄，存在活動跡象（如裂縫、羽流），可能為生命與海洋進行物質(zhì)交換提供通道。*探測器發(fā)現(xiàn)其表面鹽分含量高，可能與冰下海洋環(huán)境相關，且可能存在構(gòu)成生命所需的化學元素。解析思路：考察對木衛(wèi)二生命探索潛力的綜合分析能力。需要從液態(tài)水、能量來源、表面活動性、化學成分等角度，闡述其作為生命棲息地的可能性。5.答案：太空水作為火箭推進劑的應用前景在于可以顯著減少從地球攜帶燃料的重量，降低發(fā)射成本，支持更遠距離、更大規(guī)模的深空任務。主要挑戰(zhàn)包括：如何高效、可靠地在太空環(huán)境中開采、提純、儲存水；如何將水轉(zhuǎn)化為高能推進劑（如氫氧）；以及相關技術的成熟度和成本問題。解析思路：考察對太空水利用（特別是制推進劑）的利弊分析能力。需要點明其核心優(yōu)勢（減重、降成本、支持深空）和面臨的主要障礙（開采提純、轉(zhuǎn)化技術、成本、可靠性等）。6.答案：影響太空水探測任務成功的關鍵因素包括：*先進的探測技術（如高靈敏度雷達、光譜儀等）以識別和評估水資源的類型、數(shù)量和分布。*可靠的行星際運輸能力和著陸/鉆探/采樣設備。*有效的數(shù)據(jù)傳輸和地面分析能力。*任務規(guī)劃的科學性和經(jīng)濟可行性。*持續(xù)的國際合作與科學投入。解析思路：考察對太空探測任務成功要素的宏觀把握。需要從技術、設備、數(shù)據(jù)、規(guī)劃、合作等多個層面，列舉影響任務成敗的關鍵因素。三、論述題1.答案：人類對太空水資源進行探索和利用的歷史驅(qū)動力是多方面的。首先，隨著深空探測活動日益深入（如火星探測、小行星采礦計劃），攜帶大量物資（尤其是水和氧氣）的成本急劇增加，使得尋找和利用地外資源成為降低任務總成本、提高任務可行性的必然選擇。其次，太空水是維持宇航員生命和作為火箭推進劑的關鍵物質(zhì)，直接關系到人類能否長期、大規(guī)模地開展太空活動甚至實現(xiàn)太空定居。此外，對太陽系內(nèi)水分布和演化的研究，有助于我們理解地球的形成和生命的起源，具有重要的科學探索價值。最后，太空資源的開發(fā)利用也被視為保障未來能源安全和推動太空經(jīng)濟發(fā)展的潛在途徑。解析思路：考察對太空水資源探索利用動機的全面論述能力。需要從成本效益、生命支持、科學認知、未來發(fā)展（經(jīng)濟、能源）等多個角度，系統(tǒng)闡述驅(qū)動力，并結(jié)合當前深空探測背景。2.答案：當前從月球表面提取水資源的可行性已得到初步證實（如阿波羅任務帶回的月巖分析、LCROSS任務撞擊產(chǎn)生的水蒸氣觀測），主要技術路徑包括：在月球南極等永久陰影區(qū)尋找并開采水冰資源；利用機器人或鉆探設備進行原位開采；采用熱解、電解或溶劑萃取等技術將冰或水合物轉(zhuǎn)化為液態(tài)水或氫氧燃料；對提取的水進行凈化和提純處理。主要技術難點在于：開采效率和環(huán)境適應性（月塵、極端溫度）；能源供應問題；設備在月球表面的移動和操作；水冰資源的儲量、分布和純度的不確定性；以及整個提取和利用系統(tǒng)的可靠性與成本控制。解析思路：考察對月球水資源利用現(xiàn)狀、技術路徑和挑戰(zhàn)的深入分析能力。需要先肯定其可行性，并清晰描述主要的技術步驟（開采、轉(zhuǎn)化、凈化），然后重點分析面臨的技術瓶頸，如環(huán)境、能源、資源不確定性、系統(tǒng)復雜度等。3.答案：太空水資源的開發(fā)利用將帶來豐富的科學發(fā)現(xiàn)。通過分析不同天體（彗星、小行星、衛(wèi)星）的水源，可以揭示太陽系的起源和演化歷史，驗證關于生命起源的理論。太空水資源的利用技術本身就是前沿科技發(fā)展的催化劑，會帶動材料科學、能源技術、機器人技術、生命保障系統(tǒng)等領域的技術進步。這些技術突破不僅服務于太空探索，也可能對地球上的工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護產(chǎn)生積極影響。從更宏觀的視角看，太空資源的開發(fā)利用代表了人類拓展生存空間、走向多行星物種的雄心，可能深刻改變?nèi)祟惖奈拿鬟M程，推動社會結(jié)構(gòu)的變革，并可能催生全新的太空經(jīng)濟形態(tài)。解析思路：考察對太空水資源利用的深遠影響進行前瞻性論述的能力。需要從科學發(fā)現(xiàn)、技術進步、經(jīng)濟與社會變革等多個維度展開，論證其潛在影響，并強調(diào)其長遠意義。4.答案：在太空（如小行星）進行資源開采需要考慮的倫理問題包括：是否應將太空視為純粹的公共資源，由全人類共享，還是可以像在地球近地空間一樣進行商業(yè)開發(fā)？資源開采活動可能對目標天體本身及其潛在的環(huán)境（如產(chǎn)生太空碎片、改變天體表面）造成何種影響？如何確保開發(fā)活動不會破壞其他國家的潛在利益或科學