2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——太空能源的開發(fā)與利用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項(xiàng)不屬于目前實(shí)際應(yīng)用的太空能源技術(shù)？A.太陽能電池B.空間核反應(yīng)堆C.氦-3發(fā)電D.地球太陽能發(fā)電2.太陽能電池在太空中相較于地面應(yīng)用，主要優(yōu)勢(shì)在于？A.轉(zhuǎn)換效率更高B.不受天氣影響C.維護(hù)成本更低D.獲取太陽光強(qiáng)度更大3.空間核反應(yīng)堆（RTG）利用的核物理過程主要是？A.核聚變B.核裂變C.放射性衰變D.質(zhì)子湮滅4.在深空探測(cè)任務(wù)中，選擇核能作為能源的主要原因是？A.成本最低B.體積最小C.壽命最長(zhǎng)、能量密度最高D.環(huán)保無污染5.太空太陽能傳輸（如激光束傳輸）面臨的核心技術(shù)挑戰(zhàn)之一是？A.能量轉(zhuǎn)換效率低B.發(fā)射端設(shè)備過于龐大C.接收端難以精確對(duì)準(zhǔn)和能量轉(zhuǎn)換D.傳輸過程中能量損失過大6.下列哪種太空能源方案目前仍處于主要的理論研究和早期實(shí)驗(yàn)階段？A.放射性同位素溫差電池（RTG）B.太空聚變反應(yīng)堆C.高效太陽能帆D.核裂變空間反應(yīng)堆7.對(duì)于需要長(zhǎng)期自主運(yùn)行、遠(yuǎn)離太陽的深空探測(cè)器，最適合的能源系統(tǒng)是？A.大容量蓄電池+太陽能電池板B.僅靠太陽能電池板C.僅靠空間核反應(yīng)堆D.太陽能電池板+小型RTG備份8.太空能源開發(fā)中，核安全問題主要關(guān)注？A.核材料運(yùn)輸安全B.核反應(yīng)堆失控風(fēng)險(xiǎn)C.核廢料處理與長(zhǎng)期存儲(chǔ)D.以上都是9.太空能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，熱控系統(tǒng)的主要作用是？A.散發(fā)多余的能量B.吸收太陽輻射C.維持系統(tǒng)在適宜的溫度范圍內(nèi)工作D.儲(chǔ)存能量10.太空能源開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性瓶頸主要體現(xiàn)在？A.能源產(chǎn)品售價(jià)過高B.初期研發(fā)和建造成本巨大C.運(yùn)輸成本高昂D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分）1.太空能源是指利用太空環(huán)境中的______、______等資源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和利用的能源系統(tǒng)。2.目前應(yīng)用最廣泛的空間核電源是______，其工作原理基于______。3.太空太陽能電池的主要材料包括硅基半導(dǎo)體和______等。4.將太空產(chǎn)生的能源傳回地球的潛在技術(shù)包括______和______。5.評(píng)估太空能源方案時(shí)，除了技術(shù)性能，還需要考慮______、______和______等多方面因素。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.能量密度2.空間核反應(yīng)堆（RTG）3.太空太陽能傳輸4.氦-3四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述太陽能電池在太空中面臨的主要挑戰(zhàn)及其應(yīng)對(duì)思路。2.與太陽能電池相比，簡(jiǎn)述空間核反應(yīng)堆的主要優(yōu)點(diǎn)。3.解釋什么是空間核能源的“核風(fēng)險(xiǎn)”，并列舉至少兩種降低風(fēng)險(xiǎn)的方法。4.簡(jiǎn)述發(fā)展太空能源對(duì)于人類深空探測(cè)的意義。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述實(shí)現(xiàn)高效太空能源傳輸所面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)及其可能的解決方案。2.結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析未來十年太空能源開發(fā)最具潛力的方向和可能遇到的重大障礙。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.B4.C5.C6.B7.C8.D9.C10.D二、填空題1.太陽光能核能2.放射性同位素溫差電池（RTG）放射性衰變產(chǎn)生的熱能3.薄膜材料4.激光束微波束5.經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境三、名詞解釋1.能量密度：指單位質(zhì)量或單位體積的能源所包含的能量，是衡量能源優(yōu)劣的重要指標(biāo)。2.空間核反應(yīng)堆（RTG）：一種利用放射性核裂變產(chǎn)生的熱能，通過溫差電效應(yīng)（TEG）或核熱交換器將熱能轉(zhuǎn)化為電能的航天器用電源。3.太空太陽能傳輸：指將空間平臺(tái)（如衛(wèi)星、空間站）產(chǎn)生的太陽能或核能，通過某種方式（如激光束或微波束）傳輸?shù)降厍蚧蚩臻g其他位置的能源利用構(gòu)想。4.氦-3：一種稀有的原子核，被認(rèn)為是未來核聚變反應(yīng)的理想燃料，因其反應(yīng)產(chǎn)物污染小、能量釋放高等優(yōu)點(diǎn)，被寄予厚望用于太空能源開發(fā)。四、簡(jiǎn)答題1.挑戰(zhàn)：光照強(qiáng)度低、溫度變化大、空間輻射環(huán)境惡劣、質(zhì)子事件等。應(yīng)對(duì)思路：采用高效率、耐輻射、寬溫域的電池材料（如III-V族化合物半導(dǎo)體）；設(shè)計(jì)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)以抵抗空間環(huán)境和熱循環(huán)；配備高效能量存儲(chǔ)系統(tǒng)（蓄電池）；進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)和快速自恢復(fù)技術(shù)。2.優(yōu)點(diǎn)：能量密度遠(yuǎn)高于化學(xué)能源（如電池），可提供長(zhǎng)期、穩(wěn)定的電力供應(yīng)；不受太陽光照條件限制，適用于深空、遠(yuǎn)日點(diǎn)等太陽能不足區(qū)域；可適應(yīng)極端環(huán)境溫度；減少對(duì)太陽帆板面積的需求，從而減輕發(fā)射質(zhì)量。3.核風(fēng)險(xiǎn)：指與空間核能源（特別是核反應(yīng)堆）相關(guān)的潛在危害，包括放射性物質(zhì)泄漏對(duì)空間環(huán)境和地球的影響、核反應(yīng)堆失控或事故造成的災(zāi)難性后果等。降低風(fēng)險(xiǎn)方法：采用高固有安全性的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)；使用不易裂變的燃料或小型化設(shè)計(jì)；嚴(yán)格的安全驗(yàn)證和冗余系統(tǒng)；制定完善的應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃；確保核廢料的安全封裝和長(zhǎng)期存儲(chǔ)措施。4.意義：提供強(qiáng)大、持久的能源支持，使長(zhǎng)期、深遠(yuǎn)的深空探測(cè)任務(wù)（如載人火星任務(wù)、太陽系邊際探測(cè)）成為可能；為空間站、月球基地、小行星采礦等大型空間基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行和建設(shè)提供動(dòng)力保障；推動(dòng)空間技術(shù)的革命性發(fā)展，拓展人類活動(dòng)的外延。五、論述題1.主要技術(shù)挑戰(zhàn)：*能量傳輸效率：能量在發(fā)射、傳輸過程中的損耗巨大，如何提高效率和減少損耗是核心難點(diǎn)。*發(fā)射與對(duì)準(zhǔn)：高功率能量束（激光/微波）的發(fā)射裝置極其龐大沉重，發(fā)射難度高；接收端需要精確、穩(wěn)定、自主地跟蹤發(fā)射端，對(duì)準(zhǔn)精度要求極高。*能量轉(zhuǎn)換：接收端高效、安全地將高功率能量束（光能/微波能）轉(zhuǎn)換回電能的技術(shù)仍需突破。*安全與防護(hù)：高能束本身帶來的安全威脅（對(duì)人員和環(huán)境的輻射、熱輻射傷害）以及對(duì)抗空間干擾（如大氣湍流、微流星體）的技術(shù)。*成本：整個(gè)系統(tǒng)的建造成本和運(yùn)行維護(hù)成本預(yù)計(jì)將非常高昂?？赡艿慕鉀Q方案：*采用新材料、新工藝提高轉(zhuǎn)換效率（如高效光電探測(cè)器、熱電器件）。*發(fā)展小型化、輕量化發(fā)射裝置；利用智能反射鏡、自適應(yīng)光學(xué)等技術(shù)提高對(duì)準(zhǔn)精度。*研究緊湊型、高效率能量轉(zhuǎn)換裝置（如集成式整流器）。*設(shè)計(jì)有效的防護(hù)措施（如能量束屏蔽、冷卻系統(tǒng)）和建立安全規(guī)范。*通過技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)?；瘧?yīng)用逐步降低成本。2.最具潛力的方向：*深空探測(cè)器用高效率、長(zhǎng)壽命放射性同位素電源（先進(jìn)RTG或空間核反應(yīng)堆）：對(duì)于無法利用太陽能的極端深空任務(wù)，是保障任務(wù)成功的關(guān)鍵。*近地軌道（NEO）和小型衛(wèi)星用高效、輕量化的薄膜太陽能電池：隨著技術(shù)進(jìn)步，成本效益和性能持續(xù)提升，滿足日益增長(zhǎng)的衛(wèi)星需求。*月球和火星基地的核能利用：建立自給自足的能源系統(tǒng)，支持長(zhǎng)期居住和資源開發(fā)，小型核反應(yīng)堆是重要選項(xiàng)?？赡苡龅降闹卮笳系K：*核能技術(shù)的政治和公眾接受