2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——星際飛船軌道捕獲技術(shù)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.根據(jù)開普勒第三定律，以下說法正確的是（）。A.行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長軸的立方成反比B.行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長軸的立方成正比C.行星公轉(zhuǎn)速度與其軌道半長軸的立方成正比D.行星公轉(zhuǎn)速度與其軌道半長軸的平方成反比2.在星際航行中，利用行星引力加速飛船的方法稱為（）。A.軌道插入B.低能量捕獲C.引力彈弓D.軌道轉(zhuǎn)移3.以下哪種軌道捕獲方法通常需要消耗較多的燃料？（）A.引力彈弓B.軌道插入C.低能量捕獲D.無能量捕獲4.在使用引力彈弓進行軌道捕獲時，以下哪個因素對能量增益影響最大？（）A.飛船質(zhì)量B.行星質(zhì)量C.飛船速度D.捕獲角度5.以下哪個參數(shù)是描述軌道形狀的關(guān)鍵參數(shù)？（）A.軌道半長軸B.軌道偏心率C.軌道傾角D.軌道升交點赤經(jīng)6.在進行星際飛船軌道捕獲仿真時，需要考慮的主要物理模型包括（）。A.引力模型、阻力模型、太陽輻射壓力模型B.引力模型、慣性力模型、推力模型C.引力模型、離心力模型、科里奧利力模型D.引力模型、磁場模型、電磁力模型7.評估星際飛船軌道捕獲效果的主要指標(biāo)包括（）。A.捕獲精度、燃料消耗、時間成本B.軌道高度、速度大小、加速度大小C.軌道形狀、軌道周期、軌道方位D.飛船質(zhì)量、發(fā)動機推力、燃料類型8.以下哪個因素是影響星際飛船軌道捕獲任務(wù)成功的關(guān)鍵因素？（）A.飛船設(shè)計B.任務(wù)規(guī)劃C.星際環(huán)境D.以上所有因素9.低能量捕獲技術(shù)的優(yōu)勢在于（）。A.可以獲得較大的能量增益B.可以減少燃料消耗C.可以縮短捕獲時間D.可以提高捕獲精度10.星際飛船軌道捕獲技術(shù)的研究意義在于（）。A.可以實現(xiàn)人類對其他星球的探索B.可以推動空間技術(shù)的發(fā)展C.可以促進空間資源的開發(fā)D.以上所有意義二、填空題（每題2分，共20分。請將答案填在題后的橫線上。）1.開普勒第一定律指出，所有行星繞太陽運動的軌道都是______，太陽位于橢圓的一個______上。2.引力彈弓效應(yīng)利用了______的引力來改變飛船的______和______。3.軌道捕獲過程通常需要精確控制飛船的______和______，以確保成功進入預(yù)定軌道。4.軌道捕獲仿真的目的是模擬飛船在______環(huán)境下的運動狀態(tài)，并評估______的效果。5.星際飛船軌道捕獲技術(shù)的發(fā)展需要依賴______、______和______等學(xué)科的進步。6.軌道捕獲過程中的能量變化主要來自于______和______之間的能量轉(zhuǎn)移。7.低能量捕獲技術(shù)通常適用于______的星際探測任務(wù)。8.星際飛船軌道捕獲任務(wù)的規(guī)劃需要考慮______、______和______等因素。9.軌道捕獲精度的提高需要依賴于______和______技術(shù)的進步。10.星際航行中，軌道捕獲是實現(xiàn)______的關(guān)鍵技術(shù)之一。三、簡答題（每題5分，共25分。請簡要回答下列問題。）1.簡述引力彈弓捕獲的原理。2.簡述軌道插入捕獲的原理。3.簡述低能量捕獲的原理。4.簡述星際飛船軌道捕獲仿真的主要步驟。5.簡述影響星際飛船軌道捕獲效果的因素。四、論述題（10分。請詳細(xì)論述下列問題。）設(shè)計一個利用木星引力彈弓效應(yīng)進行星際探測任務(wù)的軌道捕獲方案，并簡要說明該方案的優(yōu)勢。五、設(shè)計題（15分。請完成下列設(shè)計。）假設(shè)一架星際飛船需要從地球軌道出發(fā)，前往火星軌道，并使用火星引力進行軌道捕獲。請設(shè)計一個簡化的軌道捕獲方案，包括初始軌道、捕獲軌道、關(guān)鍵機動點等，并簡要說明設(shè)計思路。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.B6.A7.A8.D9.B10.D二、填空題1.橢圓，焦點2.行星，速度，方向3.速度，軌道4.星際，捕獲5.航天器設(shè)計，軌道力學(xué)，控制理論6.行星，飛船7.長距離，高精度8.目標(biāo)，路徑，燃料9.導(dǎo)航，制導(dǎo)10.星際航行三、簡答題1.引力彈弓捕獲利用行星的引力場來改變星際飛船的速度和方向。飛船接近行星時，受到行星引力作用，速度增加；飛離行星時，受到行星引力作用，速度減小。通過巧妙設(shè)計飛行路徑，飛船可以利用行星引力獲得額外的速度，從而節(jié)省燃料，實現(xiàn)更遠(yuǎn)的星際航行。2.軌道插入捕獲是指將星際飛船從當(dāng)前軌道轉(zhuǎn)移到目標(biāo)軌道的過程。通常，飛船需要先進入一個過渡軌道，然后通過發(fā)動機點火，改變飛船的速度和方向，使其進入預(yù)定的目標(biāo)軌道。軌道插入捕獲需要精確控制飛船的發(fā)動機點火時間和推力，以確保成功進入目標(biāo)軌道。3.低能量捕獲是一種利用飛船自身攜帶的燃料進行軌道捕獲的技術(shù)。它通常適用于距離較近的星際探測任務(wù)。低能量捕獲技術(shù)可以通過優(yōu)化飛船的軌道設(shè)計，減少燃料消耗，提高軌道捕獲效率。4.星際飛船軌道捕獲仿真的主要步驟包括：建立仿真模型、設(shè)置仿真參數(shù)、運行仿真程序、分析仿真結(jié)果。首先，需要根據(jù)物理定律和實際情況建立飛船和行星的仿真模型；然后，設(shè)置仿真參數(shù)，如初始條件、行星參數(shù)、仿真時間等；接著，運行仿真程序，模擬飛船在星際環(huán)境下的運動狀態(tài)；最后，分析仿真結(jié)果，評估捕獲效果。5.影響星際飛船軌道捕獲效果的因素包括：行星質(zhì)量、行星軌道、飛船初始狀態(tài)、捕獲方法、星際環(huán)境等。行星質(zhì)量和軌道決定了引力場的強度和形狀，飛船初始狀態(tài)決定了初始能量和軌道，捕獲方法決定了能量轉(zhuǎn)移的方式，星際環(huán)境如太陽輻射壓力等也會對捕獲效果產(chǎn)生影響。四、論述題設(shè)計一個利用木星引力彈弓效應(yīng)進行星際探測任務(wù)的軌道捕獲方案如下：初始軌道：飛船首先進入一個接近木星的軌道，通常是一個高橢圓軌道，以便充分利用木星的引力場。捕獲點：飛船在木星引力場的影響下，速度和方向會發(fā)生改變。捕獲點通常選擇在木星引力場最強的地方，以便獲得最大的能量增益。捕獲軌道：飛船在捕獲點附近，通過精確控制飛船的速度和方向，使其進入預(yù)定的目標(biāo)軌道。目標(biāo)軌道可以是木星軌道、太陽系內(nèi)其他行星軌道，或者飛往更遠(yuǎn)的星際空間。優(yōu)勢：利用木星引力彈弓效應(yīng)進行軌道捕獲的優(yōu)勢在于可以獲得較大的能量增益，從而節(jié)省燃料，實現(xiàn)更遠(yuǎn)的星際航行。木星是太陽系中最大的行星，擁有強大的引力場，可以有效地改變飛船的速度和方向。此外，木星的位置相對容易到達，也為軌道捕獲提供了便利條件。五、設(shè)計題簡化的軌道捕獲方案如下：初始軌道：飛船首先進入一個接近火星的軌道，通常是一個高橢圓軌道。捕獲點：飛船在火星引力場的影響下，速度和方向會發(fā)生改變。捕獲點通常選擇在火星引力場最強的地方，以便獲得最大的能量增益。捕獲軌道：飛船在捕獲點附近，通過精確控制飛船的速度和方向，使其進入預(yù)定的目標(biāo)軌道。目