2025年大學《空間科學與技術》專業(yè)題庫——宇宙空間站建設與維護考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述建立宇宙空間站的重要意義及其面臨的主要技術挑戰(zhàn)。二、描述空間站通常采用哪種軌道，并說明選擇該軌道的原因。簡述空間站軌道維持的基本原理。三、列舉空間站生命保障系統的主要功能模塊，并選擇其中一個模塊（如氣生系統或水循環(huán)系統），簡述其工作原理和關鍵技術。四、什么是空間交會對接？簡述自主交會對接的主要過程和關鍵控制技術。五、空間站在軌運行期間需要進行維護和升級，請列舉至少三種在軌服務任務，并簡述執(zhí)行這些任務所依賴的關鍵技術或設備。六、輻射環(huán)境是空間站設計必須考慮的重要因素。簡述空間站為防護輻射環(huán)境通常采取的主要措施。七、以空間站某個子系統（如電源系統或推進系統）為例，說明其進行故障診斷的基本思路和方法。八、假設你是一名空間站維護任務的小組成員，簡要描述在進行一次在軌維修活動前，你需要進行的準備工作以及需要注意的安全事項。九、簡述空間站在軌建造的基本方式，并分析其相較于地面建造的主要優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。十、結合當前空間站發(fā)展的現狀，談談你對未來空間站發(fā)展趨勢的幾點看法。試卷答案一、答案：建立宇宙空間站能夠作為人類探索宇宙的“前哨基地”，支持長期太空科學實驗、觀測，促進基礎科學和空間技術創(chuàng)新，提升國家科技實力和國際影響力。主要技術挑戰(zhàn)包括極端環(huán)境的生存保障、復雜系統的集成與控制、長期在軌可靠運行與維護、高成本與高風險等。解析思路：第一步，回答空間站的功能和作用，將其定位為人類探索宇宙的平臺，并列舉其在科學研究、技術創(chuàng)新和國家實力方面的意義。第二步，分析空間站建設面臨的核心技術難題，從環(huán)境適應性、系統復雜性、運行可靠性、經濟性等方面進行闡述。二、答案：空間站通常采用近地軌道（LEO），高度一般在350公里至400公里之間。選擇該軌道的主要原因是該軌道區(qū)域空間碎片較少、運行周期適中（約90分鐘）、便于與地球通信、且發(fā)射成本低。空間站軌道維持的基本原理是通過消耗燃料進行變軌操作，以補償軌道衰減（如大氣阻力、非球形引力等）引起的能量損失，使其保持在預定軌道高度和傾角。解析思路：第一步，明確空間站典型軌道類型——近地軌道，并給出大致高度范圍。第二步，闡述選擇該軌道的依據，從空間碎片、運行周期、通信便利性和發(fā)射成本等角度說明其優(yōu)勢。第三步，解釋軌道維持的必要性（補償能量損失）和基本方法（通過變軌消耗燃料）。三、答案：空間站生命保障系統的主要功能模塊包括：大氣環(huán)境控制與生命保障系統（提供呼吸氣體、控制污染物）、水循環(huán)再生系統（收集、凈化、回收飲用水和衛(wèi)生用水）、固體廢物處理系統、航天員活動與鍛煉保障系統等。以水循環(huán)再生系統為例，其工作原理是收集航天員呼吸排出、汗液蒸發(fā)、生活廢水等水分，通過物理或化學方法（如蒸餾、反滲透、吸附等）進行凈化和純化，再循環(huán)利用于飲用、衛(wèi)生和植物生長，關鍵技術在高效分離、純化技術、系統可靠性與控制等方面。解析思路：第一步，列舉空間站生命保障系統的幾個主要子系統，涵蓋大氣、水、廢物等基本需求。第二步，選取其中一個模塊（此處選擇水循環(huán)系統）進行詳細說明。第三步，闡述該模塊的工作原理，即收集、處理、再利用的過程，并點出其核心的技術關鍵點。四、答案：空間交會對接是指兩個或多個航天器在太空中相互接近、會合并連接成一個整體的操作過程。自主交會對接的主要過程通常包括：初始軌道確定與跟蹤、接近段控制（遠距離、中距離、近距離）、相對姿態(tài)捕獲和對接機構接合。關鍵控制技術包括基于導航傳感器的相對位置和姿態(tài)確定技術、自主導航與制導技術、交會對接過程中的沖量控制技術（如霍爾推力器、線纜拖曳等）以及精密對接機構設計。解析思路：第一步，定義空間交會對接的概念。第二步，描述自主交會對接的主要階段劃分（初始、接近、捕獲、對接），并簡述每個階段的核心任務。第三步，列舉實現自主交會對接的關鍵技術領域，如感知、導航、控制和機構方面。五、答案：空間站在軌服務任務包括：航天器維修與升級（如更換失效部件、升級系統）、在軌加注（補充燃料或資源）、在軌組裝與建造（如擴展空間站規(guī)模）、科學儀器安裝與維護、太空垃圾清理等。執(zhí)行這些任務依賴的關鍵技術或設備有：可操作性強的人機接口、靈巧手與末端執(zhí)行器、高效的服務機器人、自動化診斷與維修工具、在軌對接與berthing設備、高精度導航與定位系統等。解析思路：第一步，列舉至少三種具體的服務任務類型，覆蓋維護、補給、建造、清理等不同方面。第二步，說明完成這些任務需要的技術支撐，從機器人、工具、對接機構、導航等關鍵系統或設備角度進行說明。六、答案：空間站為防護輻射環(huán)境通常采取的主要措施包括：選擇合適的軌道高度以避開高密度輻射區(qū)域；采用物理屏蔽材料（如鋁合金、復合材料、水、土壤等）包圍航天器關鍵部位和乘員艙；利用航天器本身結構進行一定程度的屏蔽；為航天員提供個人劑量監(jiān)測和預警系統；制定嚴格的航天員暴露時間限制和任務規(guī)劃，避免在太陽活動高峰期執(zhí)行長時間暴露活動。解析思路：第一步，明確輻射防護的三個主要途徑：軌道選擇、物理屏蔽、個人防護與管理。第二步，分別對每種措施進行簡要說明，如軌道選擇要避開高輻射區(qū)，物理屏蔽材料的選擇和作用，個人劑量監(jiān)測的重要性等。七、答案：以空間站電源系統為例，進行故障診斷的基本思路是：首先監(jiān)測到異常現象（如電壓、電流、溫度異常，輸出功率下降等），然后利用傳感器和監(jiān)控系統收集相關數據，通過故障診斷專家系統或算法分析數據，初步判斷故障類型和可能的位置，接著進行隔離（如切換到備用部件或分區(qū)斷電），并采取修復措施（如更換故障元件、調整工作模式），最后驗證修復效果。關鍵方法是利用狀態(tài)監(jiān)測數據、故障模型和診斷算法。解析思路：第一步，明確以電源系統為診斷對象。第二步，描述故障診斷的一般流程：監(jiān)測異常->數據收集->分析判斷->隔離措施->修復->驗證。第三步，點出實現這一過程的關鍵要素，即數據、模型和算法。八、答案：進行在軌維修活動前，準備工作包括：詳細制定維修任務計劃，明確目標、步驟、時間節(jié)點和人員分工；對維修對象進行狀態(tài)評估，識別潛在風險；準備并檢查所需工具、備件、消耗品和航天器操作手冊；進行維修人員的技術培訓和安全規(guī)程講解；確保航天器處于安全、穩(wěn)定的姿態(tài)和狀態(tài)；執(zhí)行維修前的備份操作，以防意外情況發(fā)生。需要注意的安全事項包括：嚴格遵守操作規(guī)程，防止誤操作；確保航天員和設備在維修過程中的輻射防護；防止產生火源和有害氣體；確保航天器姿態(tài)穩(wěn)定和對接連接可靠；制定應急預案，應對突發(fā)狀況。解析思路：第一步，分兩個層面回答：準備工作（計劃、評估、物資、人員、狀態(tài)準備）和注意事項（規(guī)程、輻射、防火防爆、姿態(tài)、應急）。第二步，分別詳細列舉每個層面下的具體內容，確保覆蓋維修前的主要環(huán)節(jié)和安全要點。九、答案：空間站在軌建造的基本方式通常采用模塊化組裝和擴展的方式，即先將各個功能艙段（如節(jié)點艙、實驗艙、居住艙等）發(fā)射到軌道，再通過空間交會對接和機械臂輔助，將它們連接成一個完整的空間站結構。其主要優(yōu)勢在于：可以將大型結構分解為多個小型、易于發(fā)射的模塊，降低發(fā)射難度和成本；各模塊可以在地面完成大部分組裝和測試，提高發(fā)射成功率；在軌組裝更具靈活性和可擴展性，可以根據任務需求逐步擴展空間站規(guī)模和能力。主要挑戰(zhàn)包括：模塊間的精確對接和連接技術難度大；在軌組裝過程的復雜性和風險高；需要高精度、高靈活性的在軌操作設備（如機械臂）；長期在軌結構的穩(wěn)定性和可靠性問題。解析思路：第一步，描述在軌建造的核心方式——模塊化組裝與擴展，并簡述過程。第二步，分析其優(yōu)勢，從發(fā)射方式、地面準備、靈活性和可擴展性角度說明。第三步，分析其面臨的挑戰(zhàn)，從技術難度、操作風險、所需設備、結構可靠性等方面闡述。十、答案：未來空間站發(fā)展趨勢可能包括：向更大規(guī)模、更復雜、更長期運行的方向發(fā)展，以支持更廣泛、更深入的科學研究；更加注重多功能性，集成科研、教育、太空旅游、資源利用等多種功能；采用更先進的生命保障和能源技術，提高長期運行的自給自足能力；發(fā)展