2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——月球基地與火星城市規(guī)劃考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的字母填在括號內(nèi)）1.與月球相比，火星基地建設(shè)面臨的最大環(huán)境挑戰(zhàn)之一是（）。A.更高的表面重力B.更強(qiáng)的表面輻射環(huán)境C.更豐富的可供呼吸的空氣D.更活躍的火山活動(dòng)2.地外基地生命保障系統(tǒng)（ECLSS）的核心目標(biāo)是（）。A.實(shí)現(xiàn)最大程度的資源自給自足B.提供與地球完全相同的居住環(huán)境C.確保人類在極端環(huán)境下生存的基本生理需求D.完全封閉，與外部環(huán)境完全隔離3.利用月球或火星表面資源就地制造建筑材料或燃料的技術(shù)被稱為（）。A.空間發(fā)射技術(shù)B.載人航天技術(shù)C.資源就地利用（ISRU）D.生命保障再生技術(shù)4.對于需要長期駐留的月球基地，選址時(shí)優(yōu)先考慮的因素是（）。A.離地球最近B.太陽光照最充足C.具備豐富的水冰資源且易于開采D.地形最平坦開闊5.在火星基地設(shè)計(jì)中，利用火星稀薄大氣制造氧氣或燃料的主要方法是（）。A.直接加熱大氣分離B.通過電解水獲取C.基于火星土壤（風(fēng)化層）的反應(yīng)D.寄生地利用地球帶來的設(shè)備二、填空題6.月球表面存在嚴(yán)重的表面輻射威脅，主要來源于宇宙射線和__________。7.為應(yīng)對月球極端的晝夜溫差，月球基地的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常需要具備良好的__________和__________。8.火星大氣的主要成分是二氧化碳，利用火星大氣制造氧氣通常涉及__________反應(yīng)過程。9.實(shí)現(xiàn)地外基地能源自給自足，除了太陽能，核能是重要的補(bǔ)充能源形式，其中放射性同位素?zé)嵩窗l(fā)生器（RTG）利用的是__________原理。10.火星基地的輻射防護(hù)設(shè)計(jì)，除了結(jié)構(gòu)屏蔽，通常還需要考慮利用__________進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)防護(hù)。三、簡答題11.簡述建立月球基地與火星城市相比，在規(guī)劃上面臨的主要區(qū)別和挑戰(zhàn)。12.簡述地外生命保障系統(tǒng)（ECLSS）中，水循環(huán)再生系統(tǒng)的基本原理和重要性。13.解釋什么是資源就地利用（ISRU）？請列舉至少三種在月球或火星基地中可以應(yīng)用的ISRU技術(shù)及其目標(biāo)。14.分析輻射對月球基地和火星基地居民健康的主要威脅，并簡述兩種主要的輻射防護(hù)措施。四、論述題15.論述建立月球基地和火星城市對于人類探索宇宙、發(fā)展空間科技以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。請結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)水平和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行闡述。16.假設(shè)你正在為一個(gè)潛在的火星永久基地進(jìn)行初步規(guī)劃，請從選址、主要功能分區(qū)、關(guān)鍵生命支持系統(tǒng)（ECLSS）、能源供應(yīng)和資源利用等方面，提出你的規(guī)劃思路和考慮因素。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.A二、填空題6.太陽粒子事件（SPE）7.保溫性能，熱慣性8.水熱9.放射能衰變釋放熱能10.磁屏蔽三、簡答題11.答：主要區(qū)別在于火星大氣存在（盡管稀薄但存在），可利用大氣資源進(jìn)行部分生命保障和能源生產(chǎn)；火星有更強(qiáng)的沙塵暴、全球性天氣系統(tǒng)等環(huán)境挑戰(zhàn)；火星重力比月球略大。挑戰(zhàn)包括更強(qiáng)的輻射環(huán)境（大氣對部分宇宙射線有吸收但整體防護(hù)更復(fù)雜）、更復(fù)雜的資源獲?。ㄋ植?、土壤特性）、更長的地火通信延遲對自主性要求高等。12.答：基本原理是通過物理或化學(xué)方法，將基地內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳和水分解，重新制造成可供呼吸的氧氣和可飲用的水，并回收廢棄物。重要性在于最大限度地減少對地球補(bǔ)給的依賴，提高基地的生存能力和可持續(xù)性，是長期駐留的關(guān)鍵技術(shù)。13.答：資源就地利用（ISRU）是指利用目的地（如月球、火星）的自然資源來生產(chǎn)必需的物資（如水、氧氣、燃料、建筑材料等）。目標(biāo)是為基地提供能源和物資保障，降低發(fā)射成本和風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)基地的長期自給自足。應(yīng)用技術(shù)包括：①水冰提取與處理（制氧、制水）；②大氣資源利用（如CO2制氧、制甲烷燃料）；③土壤/巖石處理獲取建筑材料或金屬；④利用太陽能或核能合成所需化學(xué)品。14.答：主要威脅包括高能宇宙射線和太陽粒子事件（SPE）對人體的輻射損傷，可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡、遺傳突變、輻射病甚至死亡。防護(hù)措施包括：①利用月球/火星表面土壤、巖石或基地結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行屏蔽（被動(dòng)防護(hù)），厚度和材料需根據(jù)輻射水平和防護(hù)目標(biāo)計(jì)算；②在關(guān)鍵區(qū)域（如居住艙）內(nèi)設(shè)置額外的屏蔽層（如水墻、聚乙烯）；③利用磁場或電場進(jìn)行主動(dòng)偏轉(zhuǎn)（技術(shù)難度大，目前應(yīng)用有限）；④對宇航員進(jìn)行劑量監(jiān)測，合理安排作息以避開高輻射期。四、論述題15.答：建立月球基地和火星城市意義重大。首先，它們是人類探索宇宙、突破地緣限制、拓展生存空間的重要實(shí)踐，有助于深化對太陽系起源和演化的認(rèn)識。其次，建設(shè)過程將極大地推動(dòng)空間科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，催生新材料、新能源、人工智能、生物再生等技術(shù)突破，并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。再次，地外資源（如月球氦-3、火星水冰）的開發(fā)可能為人類提供新的能源補(bǔ)充，緩解地球資源壓力。最后，建立地外人類前哨站，將驗(yàn)證人類長期太空生存的可行性，為未來更遙遠(yuǎn)的深空探測（如小行星、木星系等）積累經(jīng)驗(yàn)，并提升人類文明應(yīng)對地球突發(fā)災(zāi)難（如小行星撞擊、極端氣候變化）的韌性，實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展。16.答：規(guī)劃思路與考慮因素：*選址：優(yōu)先考慮水冰資源豐富且易于開采的區(qū)域（如火星烏托邦平原北部、阿卡迪亞平原），同時(shí)需考慮陽光充足（用于太陽能發(fā)電）、地形相對平坦、遠(yuǎn)離潛在火山或撞擊坑輻射區(qū)，并有合適的視場用于通信和觀測。*主要功能分區(qū)：應(yīng)劃分清晰的功能區(qū)域，如：科研區(qū)（包含實(shí)驗(yàn)室、觀測站）；生命保障區(qū)（ECLSS核心艙、居住艙）；生產(chǎn)區(qū)（ISRU工廠、能源設(shè)施、建材廠）；發(fā)射與著陸區(qū)（用于貨運(yùn)和載人飛船對接）；醫(yī)療區(qū)；指揮控制中心?？赡苓€需設(shè)置隔離區(qū)用于處理危險(xiǎn)品或應(yīng)急情況。*關(guān)鍵生命支持系統(tǒng)（ECLSS）：必須設(shè)計(jì)高效可靠的閉環(huán)再生系統(tǒng)，涵蓋氣體（氧氣、二氧化碳）循環(huán)、水循環(huán)、固體廢物處理與資源化。需要考慮高效率的植物生長系統(tǒng)（MELISSA等）提供氧氣和食物。輻射防護(hù)是重中之重，需在艙體和關(guān)鍵區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效屏蔽。*能源供應(yīng)：采用多元化能源策略。主能源為高效、耐候的太陽能電池陣列，輔以核能（如小型裂變反應(yīng)堆或高功率RTG）作為穩(wěn)定能源補(bǔ)充，特別是在夜間或陰天（火