2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——火星氣候環(huán)境保護研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.與地球相比，火星表面大氣壓低的主要原因是（）。A.火星距離太陽更近，接受光熱更多B.火星自轉(zhuǎn)速度比地球快C.火星質(zhì)量小，引力不足以束縛住濃厚的大氣D.火星擁有比地球更強的溫室效應(yīng)2.導(dǎo)致火星大氣逐漸流失的機制中，以下哪一項與太陽風(fēng)活動密切相關(guān)？（）A.大氣分子的熱逃逸B.全球性沙塵暴的侵蝕C.二氧化碳冰蓋的周期性變化D.火星表面的化學(xué)反應(yīng)3.在火星氣候保護研究中，利用火星大氣中的CO2制造氧氣，這一過程主要涉及（）。A.核聚變反應(yīng)B.光合作用原理的模擬C.電解水過程D.磁場偏轉(zhuǎn)技術(shù)4.對于在火星表面進行的長時序科學(xué)實驗，最主要的環(huán)境威脅來自于（）。A.低氣壓導(dǎo)致的缺氧B.偶爾的沙塵暴遮蔽陽光C.來自太陽和宇宙的高能輻射D.火星表面的極端溫差5.“大氣資源就地利用”（ISRU）策略的核心價值在于（）。A.降低從地球攜帶物資的成本B.改善火星表面的自然景觀C.提供額外的娛樂設(shè)施D.實現(xiàn)火星生態(tài)系統(tǒng)的自然循環(huán)6.目前已知火星表面存在液態(tài)水的證據(jù)主要來自（）。A.火星衛(wèi)星的遙感探測數(shù)據(jù)B.實地著陸器對特定礦物的分析C.火星大氣中的水蒸氣含量D.火星表面的冰川現(xiàn)象7.為了抵御火星表面的宇宙射線和太陽粒子事件，火星探測器或未來基地需要采用的主要防護措施是（）。A.建造透明穹頂B.使用輕質(zhì)但高強度的材料進行屏蔽C.頻繁移動位置以避開輻射高峰D.發(fā)射個人防護宇航服8.火星表面晝夜溫差巨大的主要原因是（）。A.火星大氣密度高，保溫效果好B.火星大氣密度低，保溫效果差C.火星接收的太陽輻射比地球多D.火星自轉(zhuǎn)軸傾角大，季節(jié)變化劇烈9.某種假設(shè)的火星氣候保護技術(shù)旨在通過向火星大氣中注入某種氣體，使其吸收更多紅外輻射，從而提高表面溫度。該技術(shù)最可能面臨的問題是（）。A.注入氣體與火星現(xiàn)有大氣發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)B.難以精確控制注入氣體的數(shù)量和分布C.該氣體本身對人類生命構(gòu)成直接威脅D.技術(shù)成本過于高昂，不具備可行性10.將火星探測器或人類棲息地包裹在類似“氣泡”的透明材料中，其主要功能除提供輻射防護外，還包括（）。A.直接產(chǎn)生能量B.調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度和濕度C.獨立進行大氣循環(huán)D.隔絕火星的微重力環(huán)境二、簡答題（每題5分，共30分。請將答案寫在題干后的橫線上）11.簡述火星大氣變薄對火星表面環(huán)境和未來探索活動的主要影響。12.解釋什么是“全球變暖失控反饋”，并說明其在火星氣候演變中可能扮演的角色。13.簡要描述利用火星土壤（Regolith）制備建筑材料的基本原理和潛在挑戰(zhàn)。14.火星表面存在多種類型的輻射，請列舉三種主要類型并簡述其來源。15.“人工光合作用”作為一種潛在的火星氣候調(diào)節(jié)和生命支持結(jié)合方案，其基本設(shè)想是什么？16.在考慮火星氣候保護技術(shù)時，為何強調(diào)“就地資源利用”（ISRU）的重要性？三、論述題（每題10分，共40分。請將答案寫在題干后的橫線上）17.分析當(dāng)前火星探測任務(wù)（如毅力號、祝融號等）中獲取的關(guān)于火星水冰和大氣成分的數(shù)據(jù)，對未來的火星氣候保護研究有何啟示？18.針對火星表面極端的溫差問題，設(shè)計一個包含至少三種不同技術(shù)手段的綜合解決方案，并說明各部分的功能及相互協(xié)作關(guān)系。19.評估將人類送上火星并建立永久性基地所面臨的氣候環(huán)境挑戰(zhàn)，并探討當(dāng)前科技水平下應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的主要思路和難點。20.論述火星氣候環(huán)境保護研究與尋找地外生命（特別是火星地外生命）之間可能存在的聯(lián)系和相互促進。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.C5.A6.B7.B8.B9.B10.B二、簡答題11.火星大氣變薄會導(dǎo)致表面溫度進一步降低、液態(tài)水難以存在、表面受到的輻射增強、大氣動力學(xué)變?nèi)酰ㄈ顼L(fēng)和塵暴模式改變），并增加著陸和長期駐留的難度。12.全球變暖失控反饋是指氣候變暖引發(fā)某些正反饋機制，進一步加劇變暖。例如，火星CO2冰蓋融化釋放更多CO2，增強溫室效應(yīng)；或水冰升華變干，減少對紅外線的吸收，加劇變暖。13.利用火星土壤制備建筑材料通常涉及去除雜質(zhì)、加熱燒結(jié)（類似燒結(jié)磚技術(shù)）或與少量添加劑混合固化。挑戰(zhàn)在于土壤中含有高氯酸鹽等有毒物質(zhì)需要處理，以及實現(xiàn)過程所需的能源供應(yīng)。14.三種主要類型：太陽輻射（包括紫外線、可見光、紅外線）、宇宙射線（高能粒子）、銀河宇宙射線（高能粒子）。來源分別為太陽活動、來自銀河系外的空間深處、來自銀河系外的空間深處。15.人工光合作用設(shè)想利用能源（如太陽能或核能）驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)，將火星大氣中的CO2和H2O（可能來自水冰或ISRU產(chǎn)物）轉(zhuǎn)化為有機物（如甲烷、甲醇）和氧氣，并同時產(chǎn)生水，實現(xiàn)資源生產(chǎn)和改善環(huán)境。16.強調(diào)ISRU是因為可以顯著減少從地球運輸物資（水、空氣、燃料、建材等）的巨大成本和難度，提高火星任務(wù)的自給自足能力，增強任務(wù)成功的韌性和可持續(xù)性。三、論述題17.火星水冰數(shù)據(jù)表明水資源分布廣泛，為ISRU（制水、生命支持）提供了基礎(chǔ)；大氣成分數(shù)據(jù)（如高CO2含量）為ISRU（制氧、制燃料、大氣增厚）提供了原料來源，并幫助理解火星氣候演變和輻射環(huán)境，為選擇合適的著陸點和設(shè)計防護措施提供依據(jù)。18.綜合解決方案：①利用太陽能或核能驅(qū)動ISRU，制取水和氧氣，并可能產(chǎn)生少量甲烷用于增厚大氣或作為燃料；②開發(fā)高效的熱管理系統(tǒng)，包括隔熱材料、相變材料儲能、外部反射/吸收裝置，以調(diào)節(jié)棲息地內(nèi)部溫度，應(yīng)對晝夜和季節(jié)溫差；③建造多層或多材料的輻射屏蔽結(jié)構(gòu)（如巖石、土壤、特殊材料），保護內(nèi)部免受高能輻射。這些技術(shù)需協(xié)同工作，提供穩(wěn)定宜居的環(huán)境。19.主要挑戰(zhàn)包括：低氣壓、極端溫差、高能輻射、沙塵暴、有毒土壤成分等。應(yīng)對思路主要依賴先進技術(shù)：ISRU實現(xiàn)資源自給、高效生命支持系統(tǒng)、強輻射防護、能源保障、氣候調(diào)節(jié)技術(shù)（如磁層模擬或大氣增厚，極具挑戰(zhàn)性）。難點在于技術(shù)成熟度、可靠性、成本、系統(tǒng)集成和長期運行維護。20.火星氣候環(huán)境（如水、大氣、溫度、輻射條件）是生命存在的關(guān)鍵影響因素，研究如何改造和保護這些環(huán)境，本身就在探索生命生存的極限條件。同