2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——探索宇宙奧秘，解析自然規(guī)律考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.以下哪個(gè)物理學(xué)家提出的定律是理解行星運(yùn)動(dòng)和恒星引力作用的基礎(chǔ)？A.麥克斯韋B.愛(ài)因斯坦C.牛頓D.居里夫人2.宇宙大爆炸理論最關(guān)鍵的證據(jù)之一是？A.宇宙的紅移現(xiàn)象B.宇宙的微波背景輻射C.太陽(yáng)的能量來(lái)源D.地球上的化石記錄3.下列哪項(xiàng)技術(shù)是現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如GPS）的基礎(chǔ)？A.射電望遠(yuǎn)鏡B.衛(wèi)星測(cè)高C.軌道確定D.星載原子鐘4.影響航天器在軌道上運(yùn)行的主要力是？A.大氣阻力B.太陽(yáng)光壓C.地球引力D.航天器推進(jìn)力5.空間探測(cè)器從地球出發(fā)，前往火星執(zhí)行任務(wù)，通常需要利用？A.地球同步軌道B.拜占庭點(diǎn)C.軌道轉(zhuǎn)移D.月球中轉(zhuǎn)6.所謂的“空間天氣”主要是指？A.太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球空間環(huán)境的影響B(tài).地球大氣層中的天氣現(xiàn)象C.航天器發(fā)射過(guò)程中的天氣狀況D.近地軌道的碎片分布7.遙感技術(shù)中，利用衛(wèi)星獲取地球表面信息，主要依賴？A.地面觀測(cè)站數(shù)據(jù)B.航天員目視觀測(cè)C.傳感器接收電磁波信號(hào)D.地面雷達(dá)探測(cè)8.恒星內(nèi)部發(fā)生核聚變反應(yīng)，其主要產(chǎn)物是？A.氫氣B.氦氣C.氧氣D.鐵元素9.確定一顆遙遠(yuǎn)恒星距離的常用方法是？A.視差測(cè)量B.光譜分析C.赤經(jīng)赤緯測(cè)定D.亮度測(cè)量10.人類(lèi)探索太空的歷史上，首次實(shí)現(xiàn)載人航天的是哪位宇航員？A.約翰·格倫B.宇田多浩二C.阿列克謝·列昂諾夫D.尤里·加加林二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量包括位置、__________和__________。2.宇宙膨脹的速率通常用__________常數(shù)來(lái)衡量。3.航天器進(jìn)入地球軌道所需達(dá)到的速度稱為_(kāi)_________速度。4.空間環(huán)境包括真空、__________、高能粒子和__________等。5.遙感技術(shù)根據(jù)工作波段不同，可分為可見(jiàn)光遙感、紅外遙感和__________遙感。6.恒星按照光譜類(lèi)型可分為O型、B型、A型、F型、G型、K型和__________型。7.地球同步軌道衛(wèi)星相對(duì)于地面是__________的。8.太陽(yáng)風(fēng)是由太陽(yáng)大氣層釋放出的高能__________流。9.空間探測(cè)器的姿態(tài)控制主要是為了保持其正確的__________和__________。10.我國(guó)發(fā)射的“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)__________和__________的探測(cè)。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述開(kāi)普勒三大定律的主要內(nèi)容。2.簡(jiǎn)述人類(lèi)利用衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)地的主要方式及其原理。3.簡(jiǎn)述空間探測(cè)器在深空旅行中需要克服的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。4.簡(jiǎn)述射電望遠(yuǎn)鏡在探索宇宙中的作用。四、計(jì)算題（每題6分，共12分）1.假設(shè)一顆行星繞恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為1.5天文單位，公轉(zhuǎn)周期為365天。請(qǐng)估算該恒星的質(zhì)量（引力常數(shù)G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2，1天文單位AU=1.496×10^11m，結(jié)果保留一位小數(shù)）。2.一顆恒星的光譜屬于G2V型。請(qǐng)簡(jiǎn)述該光譜類(lèi)型所代表的意義，并說(shuō)明該類(lèi)型恒星的表面溫度和luminosity（亮度）的大致范圍。五、論述題（10分）結(jié)合“探索宇宙奧秘，解析自然規(guī)律”的主題，論述空間科學(xué)技術(shù)在推動(dòng)人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙、理解自然規(guī)律方面所起到的關(guān)鍵作用，并舉例說(shuō)明。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.D4.C5.C6.A7.C8.B9.A10.D二、填空題1.速度，加速度2.哈勃3.環(huán)繞4.磁場(chǎng)，輻射5.微波6.M7.靜止8.粒子9.位置，指向10.火星，木星三、簡(jiǎn)答題1.開(kāi)普勒三大定律主要內(nèi)容：*第一定律（橢圓軌道定律）：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。*第二定律（面積定律）：行星和太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，這意味著行星在靠近太陽(yáng)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度更快，在遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度更慢。*第三定律（周期定律）：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長(zhǎng)軸的立方成正比（T^2∝a^3）。這一定律可以用來(lái)比較不同行星或衛(wèi)星的軌道大小和公轉(zhuǎn)周期關(guān)系。2.人類(lèi)利用衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)地的主要方式及其原理：*主要方式包括：衛(wèi)星測(cè)高（通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星到海面的距離推算大地水準(zhǔn)面）、全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)地（利用多顆衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行三維定位和測(cè)速）、衛(wèi)星重力測(cè)量（通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星軌道攝動(dòng)來(lái)推斷地球重力場(chǎng)）等。*原理：利用人造地球衛(wèi)星作為動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)，結(jié)合地面或空間基準(zhǔn)，通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星的幾何位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或與地面目標(biāo)的關(guān)聯(lián)信息，反演地球的形狀（大地水準(zhǔn)面）、重力場(chǎng)、crustal運(yùn)動(dòng)等地理參數(shù)。例如，GPS通過(guò)接收多顆衛(wèi)星的信號(hào)，利用距離交會(huì)原理確定接收機(jī)位置；衛(wèi)星測(cè)高通過(guò)雷達(dá)或激光測(cè)距，獲取衛(wèi)星到海面的瞬時(shí)距離，積分后得到海面高度，進(jìn)而構(gòu)建大地水準(zhǔn)面。3.空間探測(cè)器在深空旅行中需要克服的主要技術(shù)挑戰(zhàn)：*長(zhǎng)期自主運(yùn)行：在距離地球遙遠(yuǎn)的地方，與地球的通信延遲可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)甚至更久，探測(cè)器必須具備高度的自主決策、故障診斷和任務(wù)調(diào)整能力。*距離測(cè)量與導(dǎo)航：精確測(cè)量探測(cè)器與目標(biāo)天體或地球之間的距離和相對(duì)姿態(tài)非常困難，需要高精度的導(dǎo)航和控制系統(tǒng)。*空間環(huán)境適應(yīng)性：需要抵御宇宙射線、高能粒子、微流星體撞擊以及極端溫度變化等空間環(huán)境的威脅。*能源供應(yīng)：深空任務(wù)通常周期長(zhǎng)，需要攜帶足夠且高效的能源系統(tǒng)，如放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器（RTG）或大型太陽(yáng)能電池陣。*通信保障：需要建立遠(yuǎn)距離、高可靠性的深空通信鏈路，并處理信號(hào)衰減和延遲問(wèn)題。4.射電望遠(yuǎn)鏡在探索宇宙中的作用：*探測(cè)非光學(xué)天體：射電望遠(yuǎn)鏡可以接收來(lái)自宇宙中溫度較高、發(fā)出無(wú)線電波的天體的信號(hào)，如行星、脈沖星、類(lèi)星體、星系團(tuán)、宇宙微波背景輻射等，許多天體不發(fā)射可見(jiàn)光或發(fā)射微弱，只有通過(guò)射電觀測(cè)才能被發(fā)現(xiàn)。*獲取天體信息：通過(guò)分析射電信號(hào)的性質(zhì)（強(qiáng)度、頻譜、偏振等），可以推斷天體的物理狀態(tài)、化學(xué)組成、運(yùn)動(dòng)速度、結(jié)構(gòu)以及演化過(guò)程。例如，射電譜可以提供天體溫度、密度等信息；射電干涉測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。*考古天體物理：射電天文學(xué)在尋找和分析快速射電暴（FRB）、射電星系、噴流等高能天體物理現(xiàn)象方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，有助于理解極端物理過(guò)程。*天文觀測(cè)不中斷：射電望遠(yuǎn)鏡可以在白天、云層覆蓋或黑暗條件下進(jìn)行觀測(cè)，不受光學(xué)觀測(cè)的限制。四、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，列出等式F=G(Mm)/r^2=m*v^2/r。由于是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，v=2πr/T。將v代入第一個(gè)等式，得到G(Mm)/r^2=m*(4π^2r^2)/(T^2r)。化簡(jiǎn)后得到M=4π^2r^3/GT^2。將題目給出的數(shù)值代入公式計(jì)算即可。注意單位統(tǒng)一，最終結(jié)果用質(zhì)量單位（kg）表示。*計(jì)算過(guò)程（示例）：M=4π^2*(1.5*1.496×10^11)^3/(6.67×10^-11*(365*24*3600)^2)≈1.989×10^30kg。2.解析思路：G2V是恒星光譜分類(lèi)中的一種，G代表光譜類(lèi)型（表面溫度屬于G型，約5500K），II代表光度級(jí)（屬于主序星）。G2V型恒星是太陽(yáng)類(lèi)似的天體，位于主序帶。G型星表面溫度較高，呈黃色。其亮度大致在太陽(yáng)亮度（1L☉）附近或略有差異。回答時(shí)需包含光譜字母和數(shù)字的含義、對(duì)應(yīng)溫度范圍（約5000K-6000K）以及大致亮度值（如0.8-1.2L☉）。五、論述題解析思路：此題要求結(jié)合主題，論述空間科技的作用。應(yīng)從兩個(gè)層面展開(kāi)：1.探索宇宙奧秘：論述空間技術(shù)（如各類(lèi)望遠(yuǎn)鏡、探測(cè)器、深空網(wǎng)）如何幫助人類(lèi)觀測(cè)宇宙結(jié)構(gòu)（星系、星系團(tuán)）、了解恒星和行星的形成與演化、探測(cè)系外行星、尋找生命跡象、研究宇宙起源和命運(yùn)（如大爆炸理論、暗物質(zhì)暗能量）等，從而不斷拓展對(duì)宇宙未知領(lǐng)域的認(rèn)知邊界。2.解析自然規(guī)律：論述空間觀測(cè)如何為物理學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、氣象學(xué)等