航天知識(shí)測試試卷涵蓋空間站探測器等經(jīng)典題目及答案1.單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.1國際空間站（ISS）繞地球運(yùn)行的平均軌道高度約為A.200kmB.320kmC.420kmD.550km答案：C1.2中國“天問一號”探測器首次實(shí)施火星制動(dòng)捕獲的日期是A.2020年7月23日B.2021年2月10日C.2021年5月15日D.2021年6月11日答案：B1.3下列哪一項(xiàng)不是空間站“天和”核心艙配置的機(jī)械臂功能A.艙段轉(zhuǎn)位B.太陽翼巡檢C.航天員出艙攀爬扶手D.自主捕獲來訪飛船答案：C1.4美國“帕克太陽探測器”最接近太陽時(shí)，距離太陽表面約A.8個(gè)太陽半徑B.10個(gè)太陽半徑C.12個(gè)太陽半徑D.15個(gè)太陽半徑答案：A1.5歐空局“蓋亞”探測器的主要科學(xué)目標(biāo)是A.測繪火星地質(zhì)B.觀測太陽風(fēng)C.建立十億顆恒星的三維星表D.尋找近地小行星答案：C1.6空間站內(nèi)部常用“再生式環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)”中，電解制氧所采用的水來源不包括A.尿液蒸餾水B.冷凝水C.實(shí)驗(yàn)冷卻液D.汗液回收水答案：C1.7“嫦娥五號”返回器再入地球時(shí)采用的“跳躍式再入”技術(shù)主要為了A.降低過載峰值B.增加落點(diǎn)范圍C.提升采樣質(zhì)量D.減少黑障時(shí)間答案：A1.8國際空間站美國艙段供電系統(tǒng)母線電壓為A.28V直流B.120V直流C.270V直流D.400Hz交流答案：B1.9下列關(guān)于“朱諾”探測器的表述正確的是A.首次實(shí)現(xiàn)木衛(wèi)二軟著陸B(tài).采用钚238放射性同位素電源C.軌道傾角大于90°，可飛越木星兩極D.攜帶了木星大氣進(jìn)入器答案：C1.10空間站“問天”實(shí)驗(yàn)艙攜帶的“靈巧”機(jī)械臂自由度數(shù)為A.3B.5C.7D.9答案：C2.多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分；每題至少有兩個(gè)正確答案，多選少選均不得分）2.1下列哪些探測器曾采用引力彈弓技術(shù)A.旅行者1號B.新視野號C.帕克太陽探測器D.天問一號答案：A、C、D2.2空間站微重力環(huán)境對航天員心血管系統(tǒng)的影響包括A.下肢靜脈回流減少B.心肌萎縮C.紅細(xì)胞增多D.立位耐力下降答案：A、B、D2.3關(guān)于“詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡”的正確描述A.工作波段為可見光到近紅外B.主鏡直徑6.5m，由18片六邊形鈹鏡組成C.位于日地L2暈軌道D.采用被動(dòng)制冷+主動(dòng)制冷混合溫控答案：B、C、D2.4下列屬于“天和”核心艙再生生保子系統(tǒng)的是A.電解制氧裝置B.二氧化碳去除組件C.微量有害氣體凈化器D.固態(tài)廢物壓縮機(jī)答案：A、B、C2.5木星探測器“伽利略號”獲取的科學(xué)成果有A.發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二存在內(nèi)海證據(jù)B.測量木星大氣水含量C.觀測到舒梅克列維9號彗星撞擊木星D.確認(rèn)木衛(wèi)一活躍火山答案：A、C、D3.判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）3.1國際空間站俄羅斯艙段使用125V直流母線供電。答案：√3.2“天問一號”環(huán)繞器攜帶的高分辨率相機(jī)最佳分辨率優(yōu)于0.5m。答案：√3.3航天員在空間站連續(xù)駐留超過6個(gè)月會(huì)出現(xiàn)不可逆的骨質(zhì)丟失。答案：×3.4“帕克太陽探測器”使用碳碳復(fù)合防熱盾可耐受約1370°C。答案：√3.5歐空局“赫歇爾”望遠(yuǎn)鏡工作波段為遠(yuǎn)紅外與亞毫米，因此無需被動(dòng)制冷。答案：×3.6空間站“巡天”光學(xué)艙將與共軌飛行并定期對接補(bǔ)加推進(jìn)劑。答案：√3.7“朱諾”探測器采用自旋穩(wěn)定方式，轉(zhuǎn)速為2rpm。答案：×3.8中國“實(shí)踐二十號”衛(wèi)星首次驗(yàn)證了霍爾電推進(jìn)深空變軌能力。答案：√3.9國際空間站每天可經(jīng)歷16次日出與日落。答案：√3.10“蓋亞”探測器使用硅碳化物（SiC）鏡面以降低熱變形。答案：√4.填空題（每空2分，共20分）4.1國際空間站軌道傾角為________度，可覆蓋全球______%的人口居住區(qū)。答案：51.6，954.2“天問一號”著陸巡視器“祝融號”質(zhì)量約______kg，其六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)懸架稱為______式懸架。答案：240，搖臂轉(zhuǎn)向架4.3空間站“天和”核心艙推進(jìn)系統(tǒng)采用______與______雙模式推進(jìn)劑，其中______模式用于軌道提升。答案：四氧化二氮/甲基肼，電推進(jìn)，化學(xué)4.4“帕克太陽探測器”第四次近日點(diǎn)飛行時(shí)，峰值速度達(dá)到______km/s，相當(dāng)于光速的______%。答案：148，0.054.5歐空局“蓋亞”探測器每天產(chǎn)生約______GB原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過______地面站下行。答案：100，塞夫雷羅斯4.6“嫦娥五號”返回器再入段第一次再入角為______度，跳躍最高到達(dá)______km高度。答案：5.4，1204.7國際空間站美國艙段“命運(yùn)”實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部大氣壓力維持在______kPa，氧分壓______kPa。答案：101.3，214.8“詹姆斯·韋布”望遠(yuǎn)鏡遮陽板展開后面積相當(dāng)于______個(gè)網(wǎng)球場，最冷端工作溫度約______K。答案：6，404.9“朱諾”探測器搭載的引力科學(xué)實(shí)驗(yàn)利用______頻多普勒測量，精度可達(dá)______mm/s。答案：Ka，0.014.10中國空間站“問天”實(shí)驗(yàn)艙外部暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可提供______個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷接口，單載荷最大功耗______W。答案：22，5005.簡答題（每題8分，共40分）5.1簡述空間站“天和”核心艙機(jī)械臂的冗余設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其在艙段轉(zhuǎn)位中的操作流程。答案：機(jī)械臂采用肩、肘、腕三關(guān)節(jié)雙電機(jī)冗余，控制器雙機(jī)熱備份；末端執(zhí)行器內(nèi)置力/力矩傳感器與視覺相機(jī)，支持閉環(huán)力控。艙段轉(zhuǎn)位流程：①機(jī)械臂爬行至目標(biāo)艙段捕獲點(diǎn)；②末端執(zhí)行器與目標(biāo)艙捕獲鎖配合完成剛性連接；③機(jī)械臂斷電保持，由艙段自帶鎖緊機(jī)構(gòu)接手；④機(jī)械臂解鎖并爬行回待機(jī)位；⑤目標(biāo)艙段由機(jī)械臂或轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)繞節(jié)點(diǎn)艙旋轉(zhuǎn)90°完成對接。5.2說明“帕克太陽探測器”如何通過“引力剎車”機(jī)制逐步降低近日點(diǎn)，并給出軌道共振比。答案：探測器利用金星七次引力輔助，每次獲得0.2–0.5km/s的速度減量，將軌道半長軸從0.62AU降至0.19AU；共振比為3:2，即每繞太陽3圈相遇金星2次，確保重復(fù)相遇幾何。5.3分析“天問一號”環(huán)繞器高分辨率相機(jī)采用“時(shí)間延遲積分（TDI）”技術(shù)的原因，并計(jì)算其在265km軌道、像元尺寸7μm、焦距3.5m條件下的地面像元分辨率。答案：TDI可在低照度下通過電荷同步轉(zhuǎn)移提高信噪比，抵消高速飛行帶來的像移。分辨率公式：GSD=H·p/f=265000×7×10??/3.5≈0.53m。5.4描述國際空間站“阿爾法磁譜儀（AMS02）”在軌更換冷卻泵的EVA關(guān)鍵步驟及所用工具。答案：步驟：①航天員預(yù)冷回路并關(guān)閉AMS02電源；②拆除熱防護(hù)罩螺栓（采用加長型PistolGripTool）；③切斷不銹鋼冷卻管（使用BatterypoweredTubeCutter）；④移除失效冷卻泵（質(zhì)量約250kg，通過Canadarm2輔助）；⑤安裝新泵并重新焊接管路（采用SwageFittingTool實(shí)現(xiàn)無焊連接）；⑥恢復(fù)熱防護(hù)罩并檢漏（使用UltrasonicLeakDetector）。全程共4次EVA，累計(jì)25小時(shí)。5.5闡述“詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡”分段主鏡在軌展開與相位校準(zhǔn)的“波前傳感與控制”流程。答案：①粗調(diào)：利用NIRCam的散斑圖像，將18段鏡面piston誤差降至300μm；②細(xì)調(diào)：采用“dispersedfringesensing”將誤差縮至50nm；③精調(diào)：通過“phaseretrieval”算法迭代，結(jié)合主鏡背部七自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)，將波前誤差收斂至<50nmRMS；④最終校驗(yàn)：使用NIRISS無狹縫光譜儀對恒星點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行多色波前檢測，確保全視場斯特列爾比>0.8。6.計(jì)算題（每題10分，共30分）6.1已知國際空間站軌道高度400km，地球半徑6371km，采用霍曼轉(zhuǎn)移將其提升至420km，求兩次脈沖所需總速度增量ΔV（忽略大氣阻力）。答案：初始軌道速度v?=√(μ/r?)=√(398600/(6371+400))=7.669km/s；目標(biāo)軌道速度v?=7.557km/s；轉(zhuǎn)移橢圓半長軸a=(6771+6991)/2=6881km；遠(yuǎn)地點(diǎn)速度v_e=√(μ(2/r??1/a))=7.686km/s；近地點(diǎn)速度v_p=√(μ(2/r??1/a))=7.540km/s；ΔV?=v_e?v?=0.017km/s；ΔV?=v??v_p=0.017km/s；總ΔV=0.034km/s。6.2“嫦娥五號”上升器與軌道器在月球軌道交會(huì)對接，相對距離100km，上升器主動(dòng)調(diào)相，若僅沿跡向施加脈沖，求最小ΔV（月球引力常數(shù)μ=4902.8km3/s2，軌道高度200km）。答案：圓軌道速度v=√(μ/r)=√(4902.8/(1737.1+200))=1.591km/s；調(diào)相時(shí)間t=軌道周期差×Δθ/360°；最小ΔV采用雙脈沖法：先減速進(jìn)入低橢圓軌道，半長軸減小Δa，再加速返回原軌；經(jīng)優(yōu)化得ΔV≈2.4m/s。6.3“天問一號”環(huán)繞器質(zhì)量約2500kg，采用220N發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行火星捕獲制動(dòng)，捕獲前雙曲線超速v∞=2.97km/s，目標(biāo)橢圓軌道近火點(diǎn)280km、遠(yuǎn)火點(diǎn)59000km，求所需燃燒時(shí)間（發(fā)動(dòng)機(jī)比沖Isp=290s，忽略火星自轉(zhuǎn)）。答案：捕獲所需ΔV=√(v∞2+2μ/r_p)?√(μ(2/r_p?1/a))；火星μ=42828km3/s2；a=(3396+280+59000+3396)/2=36036km；得ΔV=0.628km/s；推進(jìn)劑秒流量q=F/(Isp·g?)=220/(290×9.81)=0.077kg/s；由火箭方程m_p=m?(1?e^(?ΔV/(Isp·g?)))=2500×(1?e^(?0.628/(290×9.81/1000)))=530kg；燃燒時(shí)間t=m_p/q=530/0.077≈6883s≈1.91h。7.綜合設(shè)計(jì)題（15分）7.1設(shè)計(jì)一款用于空間站艙外暴露實(shí)驗(yàn)的“微流星體與空間碎片防護(hù)模塊”，要求：①總質(zhì)量≤50kg；②可防護(hù)直徑1mm、速度10km/s的鋁球；③具備在軌更換傳感器功能；④提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口與機(jī)械接口。請給出：（1）防護(hù)結(jié)構(gòu)方案（材料、層數(shù)、間距）；（2）傳感器選型與布局；（3）在軌更換流程（含機(jī)械臂路徑、EVA輔助步驟）；（4）質(zhì)量預(yù)算表。答案：（1）采用“Whipple+Nextel+Kevlar”三層結(jié)構(gòu)：前屏1mm鋁，后屏3mm鋁，中間25mm間隔填充Nextel織物+Kevlar網(wǎng)，面密度4.5kg/m2，可防護(hù)10km/s、1mm鋁球；模塊尺寸0.6m×0.6m×0.1m，總防護(hù)質(zhì)量16kg。（2）傳感器：①壓電式?jīng)_擊傳感器（PCB352C33）×4，檢測穿透事件；②PVDF薄膜×2，記錄時(shí)序；③輻射劑量計(jì)（RADFET）×1；④溫度傳感器（PT1000）×