2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——星球殖民與移民規(guī)劃研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、人類探索太空的歷程中，出現(xiàn)了從近地軌道探索到深空探測(cè)，再到提出建立地外前哨和殖民地的轉(zhuǎn)變。簡(jiǎn)述這一轉(zhuǎn)變背后的主要驅(qū)動(dòng)力，并分析當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)。二、選擇一顆你認(rèn)為最適宜人類殖民的行星（除地球外），闡述選擇該行星的主要依據(jù)。請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明對(duì)該行星進(jìn)行科學(xué)考察的主要任務(wù)和方法，并分析評(píng)估其宜居性的關(guān)鍵指標(biāo)。三、假設(shè)你正在參與一個(gè)火星殖民基地的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。請(qǐng)描述火星殖民基地初期建設(shè)階段需要優(yōu)先考慮的關(guān)鍵系統(tǒng)，并解釋每個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和基本原理。例如，可以選取能源系統(tǒng)、生命維持系統(tǒng)、棲息地結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析。四、隨著人類向外層空間移民，將面臨新的社會(huì)組織形式和倫理挑戰(zhàn)。請(qǐng)?zhí)接懺谛乔蛑趁竦亟⒊跗冢赡艹霈F(xiàn)的幾項(xiàng)主要倫理問(wèn)題，并闡述應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題時(shí)需要考慮的社會(huì)學(xué)因素和原則。五、結(jié)合當(dāng)前的空間技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)未來(lái)十年內(nèi)，在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模星際移民方面可能取得的關(guān)鍵技術(shù)突破。并就如何通過(guò)國(guó)際合作推動(dòng)星際移民研究，提出你的看法和建議。試卷答案一、驅(qū)動(dòng)力：1.科學(xué)探索的深化：對(duì)未知世界的求知欲，希望揭示宇宙的奧秘和生命的起源。2.資源需求的增長(zhǎng)：地球資源有限，人口持續(xù)增長(zhǎng)，尋求地外資源以支持人類長(zhǎng)期發(fā)展。3.生存環(huán)境的憂慮：地球面臨氣候變化、環(huán)境惡化、小行星撞擊等威脅，尋求“備份家園”以確保物種延續(xù)。4.技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)：空間技術(shù)的進(jìn)步降低了太空探索的成本和風(fēng)險(xiǎn)，使得殖民成為更可行的選項(xiàng)。5.人類文明的擴(kuò)展：將人類活動(dòng)范圍從地球擴(kuò)展到宇宙，是文明發(fā)展的必然趨勢(shì)。挑戰(zhàn)：1.技術(shù)瓶頸：長(zhǎng)期太空旅行、地外環(huán)境適應(yīng)、能源高效利用、生命保障等核心技術(shù)仍需突破。2.高成本：太空探索和殖民建設(shè)耗資巨大，資金來(lái)源和分配是巨大挑戰(zhàn)。3.生理與心理問(wèn)題：長(zhǎng)期失重、輻射暴露、與地球隔離等對(duì)宇航員生理和心理健康的影響。4.環(huán)境適應(yīng)與改造：目標(biāo)星球環(huán)境惡劣，需要復(fù)雜的技術(shù)手段進(jìn)行改造以支持生命生存。5.社會(huì)與倫理問(wèn)題：星球殖民地的治理、資源分配、法律體系、文化沖突、倫理困境等。解析思路：此題考察對(duì)太空探索發(fā)展歷程、動(dòng)機(jī)和挑戰(zhàn)的宏觀理解。解析時(shí)需從科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)等多個(gè)維度分析推動(dòng)因素，并識(shí)別當(dāng)前面臨的主要障礙，體現(xiàn)對(duì)太空探索全貌的認(rèn)識(shí)。二、選擇行星：火星主要依據(jù)：1.相對(duì)較近的距離：相比其他行星，火星距離地球相對(duì)較近，便于進(jìn)行探測(cè)、運(yùn)輸和通信。2.適宜的尺度和自轉(zhuǎn)：火星大小與地球相近，自轉(zhuǎn)周期也接近地球，重力環(huán)境相對(duì)較好，更適合人類適應(yīng)。3.存在水的證據(jù)：火星表面發(fā)現(xiàn)了水的痕跡（干涸河床、冰川等），表明其歷史上可能存在液態(tài)水，為尋找宜居環(huán)境提供了可能。4.大氣層存在：火星擁有稀薄的大氣層，主要成分為二氧化碳，雖然不適合直接呼吸，但為未來(lái)大氣改造提供了基礎(chǔ)。5.資源潛力：火星表面富含氧化鐵（呈現(xiàn)紅色），可能含有水冰和多種礦產(chǎn)資源，為未來(lái)基地建設(shè)和資源利用提供了潛力?？茖W(xué)考察任務(wù)與方法：1.遙感探測(cè)：利用軌道探測(cè)器對(duì)火星表面進(jìn)行全局掃描，繪制地形地貌圖，尋找水源、資源點(diǎn)、潛在危險(xiǎn)區(qū)域等。方法包括光學(xué)成像、雷達(dá)探測(cè)、光譜分析等。2.大氣成分分析：分析火星大氣成分、密度、溫度分布，評(píng)估其對(duì)生命生存的適宜性及大氣改造的可行性。方法包括氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)、大氣采樣分析等。3.地表物質(zhì)采樣與分析：采集巖石、土壤樣本，分析其成分、結(jié)構(gòu)、是否存在有機(jī)物痕跡等，評(píng)估地質(zhì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和資源潛力。方法包括鉆探取樣、實(shí)驗(yàn)室分析等。4.水文調(diào)查：深入調(diào)查地下水和地表水的分布、儲(chǔ)量、流動(dòng)性，尋找最可能存在生命或適合建立基地的區(qū)域。方法包括雷達(dá)探測(cè)、地下采樣、地表水系測(cè)繪等。5.輻射環(huán)境評(píng)估：測(cè)量火星表面的宇宙射線、太陽(yáng)粒子事件等輻射水平，評(píng)估其對(duì)人類和設(shè)備的輻射危害，為生命保障系統(tǒng)和基地選址提供依據(jù)。方法包括輻射探測(cè)器在軌和地面測(cè)量。宜居性評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)：1.液態(tài)水存在：是否存在穩(wěn)定液態(tài)水，是評(píng)估宜居性的最關(guān)鍵指標(biāo)。2.大氣適宜性：大氣壓力、成分（氧氣含量）、溫度范圍是否在一定可接受范圍內(nèi)。3.輻射水平：輻射劑量是否在人類可承受范圍內(nèi)，或可通過(guò)技術(shù)手段有效防護(hù)。4.地質(zhì)穩(wěn)定性：是否存在劇烈的地質(zhì)活動(dòng)（如火山噴發(fā)、地震），地表是否安全。5.土壤安全性：土壤成分是否無(wú)毒，是否適合農(nóng)業(yè)種植或作為建筑材料。6.磁場(chǎng)保護(hù)：是否存在全球性磁場(chǎng)可以抵御部分宇宙射線。解析思路：此題要求結(jié)合科學(xué)知識(shí)選擇目標(biāo)行星并闡述考察方法。解析時(shí)需說(shuō)明選擇火星的理由，結(jié)合天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)等知識(shí)，具體描述針對(duì)宜居性關(guān)鍵指標(biāo)的科學(xué)考察任務(wù)和方法，體現(xiàn)對(duì)火星探測(cè)和宜居性評(píng)估的科學(xué)思維。三、優(yōu)先考慮的關(guān)鍵系統(tǒng)及分析：1.能源系統(tǒng)：*設(shè)計(jì)目標(biāo)：為殖民基地提供穩(wěn)定、充足、可持續(xù)的能源供應(yīng)，滿足生活、生產(chǎn)、科研等所有需求。*基本原理：初期可能依賴地球運(yùn)輸?shù)娜剂匣蚝四埽L(zhǎng)期需利用火星本地資源。太陽(yáng)能是重要選擇，但需解決能源存儲(chǔ)和夜間/沙塵天氣供電問(wèn)題。核聚變或裂變是未來(lái)潛力巨大的能源形式。2.生命維持系統(tǒng)（LMS）：*設(shè)計(jì)目標(biāo)：創(chuàng)造一個(gè)封閉、循環(huán)的生存環(huán)境，提供人類所需的空氣（氧氣）、水、食物，并處理廢物。*基本原理：通過(guò)空氣凈化裝置（如分子篩、光合作用）將火星大氣轉(zhuǎn)化為可呼吸空氣，通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng)（過(guò)濾、蒸發(fā)、冷凝）回收和凈化水分，利用生物再生生命保障系統(tǒng)（BIOLOGS）或人工種植生產(chǎn)食物，建立廢物處理系統(tǒng)（水處理、廢物焚燒或堆肥）實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。3.棲息地結(jié)構(gòu)：*設(shè)計(jì)目標(biāo)：提供安全、舒適、適宜人類居住和工作的空間，具備防護(hù)能力（防輻射、防沖擊、維持適宜溫度）。*基本原理：初期可利用現(xiàn)有坑道或地下資源進(jìn)行改造，或利用預(yù)制模塊在火星表面建造。未來(lái)可能利用3D打印技術(shù)，利用火星土壤（風(fēng)化層）作為建筑材料。設(shè)計(jì)需考慮模塊化、可擴(kuò)展性，并集成生命維持、能源等系統(tǒng)。4.通信系統(tǒng)：*設(shè)計(jì)目標(biāo)：建立與地球及其他火星基地的可靠通信聯(lián)系，支持信息傳輸、遠(yuǎn)程控制、視頻通話等。*基本原理：利用無(wú)線電波進(jìn)行通信。需建立高增益天線和強(qiáng)大的發(fā)射/接收設(shè)備。由于光速限制和火星軌道運(yùn)行，通信存在延遲（幾分鐘到二十幾分鐘不等），需要發(fā)展自主決策和操作能力。解析思路：此題要求針對(duì)火星殖民基地設(shè)計(jì)，優(yōu)先考慮關(guān)鍵系統(tǒng)并進(jìn)行分析。解析時(shí)需明確各系統(tǒng)的核心目標(biāo)，并運(yùn)用相關(guān)空間工程技術(shù)知識(shí)，解釋其基本工作原理和設(shè)計(jì)考量，體現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步認(rèn)知。四、主要倫理問(wèn)題及社會(huì)學(xué)因素：1.資源分配不公：基地內(nèi)部及與地球之間如何公平分配有限的資源（水、食物、能源、居住空間等）？權(quán)力結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致特權(quán)階層和被剝削階層。*社會(huì)學(xué)因素：社會(huì)分層、貧富差距、權(quán)力集中、缺乏有效監(jiān)督機(jī)制。2.文化沖突與融合：來(lái)自不同文化背景的移民如何相互理解、共存？是否會(huì)產(chǎn)生新的殖民地文化？與地球文化的關(guān)系如何？*社會(huì)學(xué)因素：文化差異、價(jià)值觀沖突、群體認(rèn)同、跨文化溝通能力、社會(huì)融合政策。3.法律與治理體系：在遠(yuǎn)離地球的地方建立新的法律和治理體系，如何保障公民權(quán)利？如何處理犯罪和糾紛？殖民地的法律地位和主權(quán)問(wèn)題？*社會(huì)學(xué)因素：法制觀念、社會(huì)秩序、權(quán)威結(jié)構(gòu)、公民參與、國(guó)際合作法律框架。4.心理與社會(huì)適應(yīng)：長(zhǎng)期與地球隔離、生活在封閉環(huán)境、面對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，移民可能出現(xiàn)的心理問(wèn)題（孤獨(dú)、焦慮、抑郁）如何應(yīng)對(duì)？如何維持社會(huì)活力和凝聚力？*社會(huì)學(xué)因素：心理健康支持、社區(qū)建設(shè)、社會(huì)支持網(wǎng)絡(luò)、娛樂(lè)與教育、社會(huì)規(guī)范。5.“地球優(yōu)先”還是“火星優(yōu)先”的倫理困境：在資源有限的情況下，是優(yōu)先保障地球母星的需求，還是優(yōu)先發(fā)展火星殖民地？殖民地的擴(kuò)張是否可能對(duì)地球或其他地外生命形式造成影響？*社會(huì)學(xué)因素：人類中心主義、生態(tài)倫理、全球責(zé)任、長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃視野。應(yīng)對(duì)原則：*建立公正透明的制度：制定明確的游戲規(guī)則，保障基本權(quán)利，建立有效的監(jiān)督和反饋機(jī)制。*促進(jìn)文化交流與理解：鼓勵(lì)跨文化溝通，尊重多樣性，建立共同的價(jià)值認(rèn)同。*構(gòu)建完善的法治體系：借鑒地球法律經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合火星實(shí)際情況，建立適合的司法和執(zhí)法體系。*提供強(qiáng)大的心理支持：建立完善的心理健康服務(wù)系統(tǒng)，組織豐富的文化活動(dòng)，增強(qiáng)社區(qū)聯(lián)系。*進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)和負(fù)責(zé)任的規(guī)劃：在決策時(shí)考慮對(duì)地球和整個(gè)太陽(yáng)系環(huán)境的潛在影響，尋求可持續(xù)發(fā)展路徑。解析思路：此題要求探討星球殖民地面臨的社會(huì)組織與倫理問(wèn)題。解析時(shí)需識(shí)別出核心的倫理困境，并結(jié)合社會(huì)學(xué)、法學(xué)、倫理學(xué)知識(shí)，分析這些問(wèn)題背后的社會(huì)學(xué)因素，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)原則，體現(xiàn)對(duì)社會(huì)復(fù)雜性和倫理思考的深入理解。五、關(guān)鍵技術(shù)突破預(yù)測(cè)：1.高效、低成本的推進(jìn)技術(shù)：如核熱推進(jìn)、電推進(jìn)、光帆推進(jìn)等，顯著縮短地球到火星的旅行時(shí)間，降低發(fā)射成本。2.在軌組裝與制造技術(shù)：能夠利用小行星資源或在太空中開(kāi)采的資源，進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)（如空間站、棲息地）的現(xiàn)場(chǎng)組裝和3D打印制造，減少對(duì)地球發(fā)射的依賴。3.閉環(huán)生命維持系統(tǒng)技術(shù)：實(shí)現(xiàn)更高效率的空氣和水循環(huán)再生，大幅提高系統(tǒng)可靠性和資源利用效率，甚至支持部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。4.人工智能與自動(dòng)化技術(shù)：在地外環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的資源勘探、建設(shè)、維護(hù)、科研等活動(dòng)，減少對(duì)人類宇航員的依賴和風(fēng)險(xiǎn)。5.腦機(jī)接口與遠(yuǎn)程操作技術(shù)：實(shí)現(xiàn)人類意識(shí)與機(jī)器的深度融合，進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高精度的空間操作和操控，甚至實(shí)現(xiàn)一定程度的人機(jī)協(xié)同工作。6.基因編輯與人類適應(yīng)性改造：通過(guò)基因編輯技術(shù)改造人類，使其更能適應(yīng)地外環(huán)境的低重力、高輻射等條件，或增強(qiáng)免疫能力。國(guó)際合作建議：*建立國(guó)際星際移民理事會(huì)：負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各國(guó)資源、制定共同的移民規(guī)劃、倫理規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。*設(shè)立國(guó)際星際移民基金：通過(guò)多國(guó)分?jǐn)偂⑽饺送顿Y等方式籌集資金，支持關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。*推動(dòng)技術(shù)共享與開(kāi)放：建立國(guó)際技術(shù)合作平臺(tái)，促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的共享、轉(zhuǎn)讓和共同研發(fā)，避免惡性競(jìng)爭(zhēng)。*制定統(tǒng)一的國(guó)際法律框架：涵蓋太