2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——太空生活支持系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪項(xiàng)不屬于太空生活支持系統(tǒng)（LSS）的主要功能？A.提供可呼吸的空氣B.再生利用飲用水C.提供宇航員所需的所有食物D.維持適宜的溫度和壓力2.在當(dāng)前的密閉式生命保障系統(tǒng)中，去除二氧化碳的主要技術(shù)手段是？A.離心分離B.活性炭吸附C.化學(xué)吸收或固體吸附劑D.光合作用3.下列哪項(xiàng)技術(shù)主要利用植物的光合作用原理來(lái)生產(chǎn)食物和氧氣？A.生物再生生命保障系統(tǒng)B.化學(xué)再生生命保障系統(tǒng)C.植物生長(zhǎng)艙（Veggie）D.電解水制氧4.太空環(huán)境中對(duì)人體威脅最大的空間輻射是？A.紫外線(xiàn)B.可見(jiàn)光C.宇宙射線(xiàn)（高能粒子）D.紅外線(xiàn)5.將尿液轉(zhuǎn)化為可飲用水的核心技術(shù)通常包括？A.冷卻和壓縮B.蒸餾和反滲透C.發(fā)酵和酶解D.電解和催化6.國(guó)際空間站（ISS）目前主要采用的LSS模式可以描述為？A.完全密閉式，無(wú)需地球補(bǔ)給B.半密閉式，水氣和部分廢物需地球補(bǔ)給C.開(kāi)放式，完全依賴(lài)地球提供所有資源D.混合式，結(jié)合了多種保障模式7.旨在實(shí)現(xiàn)水、空氣和廢物完全循環(huán)利用的LSS發(fā)展目標(biāo)是？A.提高效率B.降低成本C.減少地球依賴(lài)D.增強(qiáng)靈活性8.在未來(lái)載人火星任務(wù)中，LSS面臨的主要挑戰(zhàn)之一是？A.縮小系統(tǒng)體積B.提高資源再生率至100%C.增加系統(tǒng)冗余度D.降低操作復(fù)雜性9.以下哪種技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)太空食物生產(chǎn)有潛力的方向？A.大規(guī)模養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)B.利用昆蟲(chóng)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成C.直接從地球空運(yùn)新鮮蔬菜D.使用壓縮餅干作為唯一食物來(lái)源10.太空生活支持系統(tǒng)的“閉環(huán)”概念主要強(qiáng)調(diào)的是？A.系統(tǒng)的自動(dòng)化程度B.系統(tǒng)的物理尺寸C.資源在系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)利用程度D.系統(tǒng)對(duì)宇航員的保護(hù)能力二、填空題（每空1分，共10分）1.太空生活支持系統(tǒng)通常被分為_(kāi)_________式、__________式和__________式三種基本類(lèi)型。2.大氣再生系統(tǒng)需要處理的主要成分是呼吸產(chǎn)生的__________和代謝產(chǎn)生的__________。3.廢物處理的目標(biāo)不僅在于減量化，也包括實(shí)現(xiàn)__________和__________的回收利用。4.植物生長(zhǎng)室為植物提供必需的__________、__________、水分和適宜的__________。5.宇航員暴露在太空輻射下，除了宇宙射線(xiàn)，還可能受到__________（太陽(yáng)活動(dòng)）期間高能粒子的沖擊。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述水再生技術(shù)中反滲透（RO）技術(shù)的原理及其在LSS中的應(yīng)用。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明為什么在太空中需要再生處理二氧化碳，并列舉一種常用的二氧化碳去除技術(shù)。3.簡(jiǎn)述生物再生生命保障系統(tǒng)相比于化學(xué)再生系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。四、論述題（10分）當(dāng)前深空探測(cè)任務(wù)（如登陸火星）對(duì)太空生活支持系統(tǒng)提出了哪些更高的要求？請(qǐng)結(jié)合LSS的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域（如水、大氣、食物、廢物處理等），分別闡述這些要求，并分析實(shí)現(xiàn)這些要求可能面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.B6.B7.C8.B9.B10.C二、填空題1.密閉，半密閉，開(kāi)放2.氧氣，二氧化碳3.水，能源4.光照，營(yíng)養(yǎng)液，溫度5.太陽(yáng)粒子事件三、簡(jiǎn)答題1.原理：反滲透（RO）技術(shù)利用半透膜的選擇透過(guò)性，在壓力驅(qū)動(dòng)下，使水分子通過(guò)膜孔進(jìn)入收集側(cè)，而溶解在水中的鹽分、離子等雜質(zhì)被阻擋在濃縮側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)水的凈化。應(yīng)用：在LSS中，RO技術(shù)常用于處理廢水（如尿液、汗水、生活污水），去除其中的溶解鹽分和雜質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為可供飲用的水，是水再生循環(huán)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.原因：宇航員呼吸產(chǎn)生的二氧化碳濃度過(guò)高對(duì)人體有害，且會(huì)改變艙內(nèi)大氣的成分，降低氧氣分壓，影響宇航員的生理功能和設(shè)備正常運(yùn)行。因此必須將其去除，以維持一個(gè)安全、舒適、穩(wěn)定的密閉環(huán)境。技術(shù)：常用的二氧化碳去除技術(shù)包括固體吸附劑（如分子篩）吸附法和化學(xué)吸收法。固體吸附劑通過(guò)物理吸附將CO2捕獲，達(dá)到飽和后需再生；化學(xué)吸收法利用化學(xué)溶劑與CO2反應(yīng)生成穩(wěn)定化合物，再通過(guò)解吸回收溶劑以循環(huán)使用。3.優(yōu)勢(shì)：生物再生系統(tǒng)利用植物的光合作用，不僅能消耗二氧化碳、產(chǎn)生氧氣，還能凈化空氣、吸收部分廢物，并直接提供食物來(lái)源。相比僅依賴(lài)化學(xué)過(guò)程的再生系統(tǒng)，生物再生系統(tǒng)更接近自然生態(tài)循環(huán)，資源利用率更高，能為宇航員提供更豐富的生理和心理效益，是更高級(jí)、更可持續(xù)的LSS模式。四、論述題更高要求：深空探測(cè)任務(wù)，特別是載人火星任務(wù)，距離地球遙遠(yuǎn)，補(bǔ)給困難，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)LSS提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在：1.極高的資源再生率：由于無(wú)法輕易獲得地球補(bǔ)給，LSS必須實(shí)現(xiàn)水、空氣（氧氣、氮?dú)猓?、食物和部分固體廢物的接近完全閉環(huán)再生，以最大限度減少對(duì)地依賴(lài)。2.增強(qiáng)的可靠性和耐久性：深空環(huán)境（如輻射、溫差、微流星體撞擊）惡劣，且遠(yuǎn)離地面維護(hù)，要求LSS系統(tǒng)具有極高的可靠性、冗余設(shè)計(jì)和長(zhǎng)壽命，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，故障自診斷和修復(fù)能力也需要提升。3.優(yōu)化的能源效率：LSS是航天器的主要耗能系統(tǒng)之一。在太陽(yáng)能等外源能源受限或不可用（如深空、陰影期）的情況下，需要開(kāi)發(fā)更高效、低能耗的再生技術(shù)，并可能需要結(jié)合核能等備份能源方案。4.先進(jìn)的食物生產(chǎn)技術(shù)：食物不僅是營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，也關(guān)系到宇航員的身心健康。未來(lái)需要更高產(chǎn)量、更多樣化、口感更佳、營(yíng)養(yǎng)更均衡的食物生產(chǎn)技術(shù)，如基因編輯改良作物、高效昆蟲(chóng)養(yǎng)殖、細(xì)胞培養(yǎng)肉等。5.集成化的設(shè)計(jì)與智能化管理：LSS涉及多個(gè)子系統(tǒng)，未來(lái)要求更高程度的系統(tǒng)集成和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作。同時(shí)，需要引入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)LSS的智能監(jiān)控、故障預(yù)測(cè)、自主控制和優(yōu)化管理。技術(shù)挑戰(zhàn)：實(shí)現(xiàn)上述要求面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)：1.100%閉環(huán)再生技術(shù)瓶頸：實(shí)現(xiàn)水、空氣、廢物等所有資源的完全再生，需要克服物質(zhì)和能量損失、污染物積累、系統(tǒng)復(fù)雜度增加等難題，尤其是在去除痕量污染物、實(shí)現(xiàn)高效率能量轉(zhuǎn)換方面。2.極端環(huán)境適應(yīng)性：提高系統(tǒng)在強(qiáng)輻射、寬溫幅、振動(dòng)沖擊等深空惡劣環(huán)境下的可靠性和耐久性，需要開(kāi)發(fā)新型耐輻射材料、高效散熱技術(shù)、抗振動(dòng)設(shè)計(jì)等。3.能源效率提升：開(kāi)發(fā)低能耗的再生過(guò)程（如高效膜分離、生物反應(yīng)器）、提升太陽(yáng)能等能源利用效率、安全有效地應(yīng)用核能源，都是重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。4.可持續(xù)的食