2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——探索未知宇宙的科學(xué)之路考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置）1.下列哪項(xiàng)不是空間科學(xué)的主要研究范疇？A.宇宙大爆炸的起源與演化B.太陽的活動(dòng)及其對(duì)地球的影響C.地球大氣環(huán)流與氣候變化D.系外行星的探測與宜居性評(píng)估2.被譽(yù)為“太空競賽”開端的事件是？A.水手4號(hào)探測器飛掠火星B.阿波羅11號(hào)登月成功C.斯普特尼克1號(hào)衛(wèi)星發(fā)射成功D.哈勃空間望遠(yuǎn)鏡投入使用3.衛(wèi)星進(jìn)入地球靜止軌道，其軌道高度大約是？A.300公里B.1000公里C.35786公里D.55000公里4.下列哪種技術(shù)不屬于對(duì)地觀測遙感的主要手段？A.光學(xué)成像B.雷達(dá)探測C.地震波監(jiān)測D.熱紅外成像5.目前人類探索太陽系最遠(yuǎn)的探測器是？A.哈勃空間望遠(yuǎn)鏡B.洞穴號(hào)（Voyager）系列探測器C.勘測者號(hào)（Clementine）探測器D.神舟號(hào)載人飛船6.導(dǎo)致全球氣候變化和臭氧層破壞的主要人為因素之一是？A.太陽活動(dòng)增強(qiáng)B.溫室氣體排放C.極光活動(dòng)頻繁D.太空垃圾增多7.下列關(guān)于運(yùn)載火箭的說法，錯(cuò)誤的是？A.運(yùn)載火箭是將有效載荷送入預(yù)定軌道或空間的運(yùn)載工具B.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理主要基于沖量定理C.所有運(yùn)載火箭都可以發(fā)射載人航天器D.運(yùn)載火箭通常采用多級(jí)結(jié)構(gòu)8.在深空探測任務(wù)中，用于與遠(yuǎn)距離航天器保持通信的關(guān)鍵設(shè)施是？A.航天器上的雷達(dá)系統(tǒng)B.運(yùn)載火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)C.地球深空網(wǎng)絡(luò)（DSN）D.地面氣象站9.空間探測器在飛往深空過程中，為了節(jié)省燃料，常采用的主要技術(shù)是？A.多級(jí)火箭接力B.離心機(jī)減速C.反推火箭制動(dòng)D.太陽帆推進(jìn)10.空間資源開發(fā)的主要潛在資源不包括？A.月球上的氦-3B.太空中的氦氣C.近地小行星的水資源D.指南針星座的導(dǎo)航信號(hào)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置）1.描述宇宙空間物質(zhì)形態(tài)、分布和演化的科學(xué)稱為________。2.利用人造地球衛(wèi)星作為平臺(tái)，對(duì)地球及其環(huán)境進(jìn)行觀測和研究的領(lǐng)域稱為________。3.太陽風(fēng)是由太陽日冕持續(xù)向外高速流動(dòng)的主要成分是________。4.在航天器設(shè)計(jì)中，需要特別考慮________（例如大氣密度、輻射環(huán)境、溫度變化等）的影響。5.________是指航天器圍繞地球中心運(yùn)行的高度圓軌道，其運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同。6.________是指探測器攜帶的用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀測的儀器設(shè)備。7.空間法的主要目的是規(guī)范外層空間的活動(dòng)，其中《外層空間條約》是國際社會(huì)第一個(gè)也是最重要的條約。8.“科學(xué)之路”不僅指科學(xué)知識(shí)的積累，也體現(xiàn)了人類通過________（例如觀測、探測、實(shí)驗(yàn)）不斷認(rèn)識(shí)宇宙的過程。9.空間天氣事件可能對(duì)地球上的________（例如電力系統(tǒng)、通信導(dǎo)航、衛(wèi)星運(yùn)行）造成嚴(yán)重影響。10.人類對(duì)宇宙的探索，從古代的肉眼觀測，發(fā)展到現(xiàn)代的________（例如空間望遠(yuǎn)鏡、深空探測器），體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步。三、簡答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置）1.簡述運(yùn)載火箭級(jí)數(shù)增加的主要優(yōu)勢(shì)。2.簡述伽利略衛(wèi)星對(duì)木星的科學(xué)貢獻(xiàn)。3.簡述空間探測器從地球發(fā)射進(jìn)入深空過程中，需要克服的主要環(huán)境挑戰(zhàn)。4.簡述空間遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用至少兩個(gè)方面。四、論述題（每小題10分，共30分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置）1.結(jié)合具體實(shí)例，論述空間探測技術(shù)（至少兩項(xiàng)）是如何推動(dòng)我們對(duì)太陽系行星（除地球外）的認(rèn)識(shí)。2.論述發(fā)展深空探測技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)，并分析應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的可能途徑。3.從科學(xué)探索、技術(shù)應(yīng)用、社會(huì)影響等多個(gè)角度，論述人類“探索未知宇宙”的必要性和意義。五、綜合應(yīng)用題（共10分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置）假設(shè)一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星需要部署在高度為500公里的近地圓形軌道上執(zhí)行任務(wù)。請(qǐng)簡述該衛(wèi)星從發(fā)射場發(fā)射，經(jīng)過運(yùn)載火箭將其實(shí)送入地球靜止轉(zhuǎn)移軌道（GTO），再通過衛(wèi)星自身的變軌發(fā)動(dòng)機(jī)將其注入500公里圓形軌道的整個(gè)過程。在描述中，請(qǐng)說明至少兩個(gè)關(guān)鍵的軌道機(jī)動(dòng)節(jié)點(diǎn)及其目的。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.B6.B7.C8.C9.D10.D二、填空題1.天體物理學(xué)2.對(duì)地觀測（或遙感技術(shù)）3.高能帶電粒子（或等離子體）4.空間環(huán)境5.地球靜止軌道6.有效載荷7.外層空間8.科學(xué)實(shí)驗(yàn)（或觀測手段）9.通信導(dǎo)航（或電力系統(tǒng)）10.空間技術(shù)（或航天技術(shù)）三、簡答題1.優(yōu)勢(shì)：提高運(yùn)載能力（可將更大、更重的有效載荷送入預(yù)定軌道）；降低發(fā)射成本（相比單級(jí)火箭，級(jí)間分離可回收部分結(jié)構(gòu)，且整體效率更高）；實(shí)現(xiàn)更靈活的軌道部署。2.貢獻(xiàn)：首次使用望遠(yuǎn)鏡觀測木星，發(fā)現(xiàn)了木星的四顆伽利略衛(wèi)星（Io,Europa,Ganymede,Callisto），提供了首批關(guān)于行星衛(wèi)星存在的直接證據(jù)；觀測到木星大紅斑，證實(shí)了其是一個(gè)持續(xù)存在的反氣旋風(fēng)暴；測量了木星的軌道周期，為開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律提供了重要支持。3.挑戰(zhàn)：太空極端溫度（高溫和低溫環(huán)境變化）；高能輻射（太陽輻射、宇宙射線、高能粒子事件）；微流星體撞擊風(fēng)險(xiǎn)；真空環(huán)境（導(dǎo)致材料老化、原子出氣等問題）；長距離通信延遲與帶寬限制。4.應(yīng)用：資源調(diào)查與監(jiān)測（如耕地分類、作物長勢(shì)監(jiān)測、病蟲害預(yù)警）；環(huán)境監(jiān)測（如水體污染監(jiān)測、植被覆蓋變化分析、災(zāi)害（如旱澇、滑坡、火災(zāi)）監(jiān)測與評(píng)估）。四、論述題1.論述：空間探測技術(shù)極大地拓展了人類觀測宇宙的距離和能力。例如，旅行者系列探測器飛越太陽系行星，提供了前所未見的行星和衛(wèi)星圖像，揭示了它們復(fù)雜的地質(zhì)活動(dòng)、大氣結(jié)構(gòu)和磁場特性，深化了我們對(duì)行星形成和演化的理解。旅行者號(hào)攜帶的核電池和深空網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，證明了人類有能力將探測器送入星際空間并維持長期運(yùn)行與通信。旅行者號(hào)在木星、土星、天王星、海王星附近飛掠時(shí)，對(duì)其磁場、輻射帶、光環(huán)、衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)探測，發(fā)現(xiàn)了如木星的等離子體環(huán)、土星環(huán)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、海王星大黑斑等新現(xiàn)象，這些都是地面和近地軌道觀測無法實(shí)現(xiàn)的?；鹦翘綔y器（如好奇號(hào)、毅力號(hào)）通過其先進(jìn)的移動(dòng)平臺(tái)和科學(xué)儀器，在火星表面進(jìn)行實(shí)地考察，分析了火星巖石、土壤和大氣，尋找生命跡象的證據(jù)，研究火星的地質(zhì)歷史和氣候變遷，為理解地球的行星演化提供了參照。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡雖然位于地球軌道，但其擺脫了大氣干擾，能夠觀測到極高紅移的遙遠(yuǎn)星系，拍攝了震撼人心的宇宙深空?qǐng)D像，精確測量了宇宙膨脹速率，為宇宙學(xué)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些實(shí)例都表明，空間探測技術(shù)通過提供直接觀測和樣本帶回，是推動(dòng)人類認(rèn)識(shí)太陽系及宇宙奧秘不可或缺的工具。2.論述：發(fā)展深空探測技術(shù)面臨多重嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。首先是能源問題，深空距離遙遠(yuǎn)，太陽能效率急劇下降，需要高能量密度、長壽命的核電源，但核電源的研發(fā)、封裝、運(yùn)輸和安全性都面臨巨大困難和風(fēng)險(xiǎn)。其次是推進(jìn)技術(shù)瓶頸，現(xiàn)有的化學(xué)火箭推進(jìn)效率低，將大型探測器加速到足夠高的逃逸速度或進(jìn)行大范圍軌道機(jī)動(dòng)需要巨大的能量，新型高效推進(jìn)技術(shù)（如電推進(jìn)、核熱推進(jìn)、光帆推進(jìn)）雖在發(fā)展，但尚未完全成熟，功率、比沖等方面仍有待提高。再次是通信延遲與帶寬限制，隨著探測器距離地球越來越遠(yuǎn)，信號(hào)往返延遲將變得不可接受，尤其是在需要實(shí)時(shí)控制復(fù)雜航天器或傳輸高分辨率科學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)通信系統(tǒng)的性能提出了極高要求。此外，長期自主運(yùn)行能力是深空探測的必然要求，由于通信延遲，地面指令無法實(shí)時(shí)響應(yīng)，必須賦予探測器高度的自主決策、故障診斷和任務(wù)調(diào)整能力，這對(duì)人工智能和智能控制技術(shù)是巨大考驗(yàn)。極端空間環(huán)境適應(yīng)性也是關(guān)鍵挑戰(zhàn)，探測器需要能承受長時(shí)間的宇宙輻射、極端溫度變化、微流星體撞擊等，這對(duì)材料科學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。最后，高昂的成本和長周期也是制約深空探測發(fā)展的因素，大型深空任務(wù)耗資巨大，周期漫長，需要強(qiáng)大的綜合國力支撐和高效的項(xiàng)目管理。應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)需要持續(xù)投入基礎(chǔ)研究，發(fā)展顛覆性技術(shù)，加強(qiáng)國際合作，并探索更創(chuàng)新的任務(wù)模式和低成本發(fā)射途徑。3.論述：人類探索未知宇宙的活動(dòng)具有多方面的必要性和深遠(yuǎn)意義?？茖W(xué)探索層面，宇宙是起源和演化之謎的終極舞臺(tái)，探索宇宙有助于我們理解物質(zhì)的基本規(guī)律、宇宙的起源與命運(yùn)、生命起源的可能性等最基本的問題。通過觀測遙遠(yuǎn)的星系、研究極端的天體現(xiàn)象，可以檢驗(yàn)和發(fā)展物理定律，拓展人類的知識(shí)邊界。技術(shù)應(yīng)用層面，為了探索宇宙，人類必須發(fā)展一系列尖端技術(shù)，如高能物理、材料科學(xué)、推進(jìn)技術(shù)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等。這些技術(shù)往往具有“軍民兩用”的特性，其成果會(huì)反哺民用領(lǐng)域，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和改善人類生活（如GPS、衛(wèi)星通信、氣象預(yù)報(bào)、醫(yī)學(xué)成像等）。社會(huì)影響與文化價(jià)值層面，探索宇宙激發(fā)人類的好奇心和求知欲，能夠提升民族自豪感和凝聚力，促進(jìn)教育普及和科學(xué)素養(yǎng)提升。仰望星空的壯麗景象和宇宙探索的偉大歷程，也深刻影響著人類的文化觀念和哲學(xué)思考，引發(fā)我們對(duì)自身在宇宙中位置和意義的思考，增強(qiáng)人類對(duì)地球家園的珍視和保護(hù)意識(shí)。盡管探索宇宙充滿艱辛和巨大投入，但其帶來的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)進(jìn)步和思想啟迪，對(duì)于人類文明的長期發(fā)展具有不可替代的價(jià)值，是值得持續(xù)投入的偉大事業(yè)。五、綜合應(yīng)用題過程描述：1.發(fā)射與進(jìn)入地球軌道：使用運(yùn)載火箭將衛(wèi)星從發(fā)射場發(fā)射升空，通過一系列級(jí)間分離和點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入近地停泊軌道（LEO），通常為高度約200-300公里的圓形軌道。2.注入地球靜止轉(zhuǎn)移軌道（GTO）：衛(wèi)星在停泊軌道上通過變軌發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，加速到足夠高的速度，使其軌道變?yōu)橐粋€(gè)橢圓，遠(yuǎn)地點(diǎn)達(dá)到地球靜止軌道的高度（約35786公里），進(jìn)入GTO。GTO的近地點(diǎn)通常與停泊軌道相同或稍高。3.軌道保持與注入目標(biāo)軌道：衛(wèi)星在GTO上運(yùn)行一段時(shí)間，進(jìn)行軌道測定和修正，確保后續(xù)注入精度。當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)，且相對(duì)于地球靜止點(diǎn)的位置合適時(shí)，再次通過變軌發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，進(jìn)行一次關(guān)鍵的軌道機(jī)動(dòng)，將衛(wèi)星的橢圓軌道變?yōu)楦叨葹?00公里的圓形地球靜止軌道。這一機(jī)動(dòng)通常在遠(yuǎn)地點(diǎn)進(jìn)行，可以利用地月引力輔助（如果需要且時(shí)機(jī)合適），并減少燃料消耗。關(guān)鍵節(jié)