2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——太空工程設(shè)計(jì)與實(shí)施技術(shù)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在太空工程項(xiàng)目初期，確定系統(tǒng)性能指標(biāo)和約束條件的主要依據(jù)是？(A)技術(shù)可行性分析(B)成本預(yù)算限制(C)用戶需求與任務(wù)目標(biāo)(D)市場競爭環(huán)境2.下列哪一項(xiàng)不屬于典型航天器的主要功能分系統(tǒng)？(A)姿軌控系統(tǒng)(B)有效載荷系統(tǒng)(C)地面測控系統(tǒng)(D)供配電系統(tǒng)3.對(duì)于需要長期在軌運(yùn)行的科學(xué)探測衛(wèi)星，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和熱控設(shè)計(jì)的關(guān)鍵考慮因素是？(A)發(fā)射重量限制(B)載荷功率需求(C)抗振動(dòng)和沖擊能力(D)熱穩(wěn)定性與熱平衡4.太空探測任務(wù)中，選擇合適的軌道類型主要取決于？(A)運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力(B)目標(biāo)天體的位置和運(yùn)動(dòng)特性(C)地面測控站的分布(D)航天器的姿態(tài)控制精度5.下列哪種推進(jìn)技術(shù)相比化學(xué)推進(jìn)具有更高的比沖（SpecificImpulse）？(A)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(B)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(C)電推進(jìn)系統(tǒng)(D)核熱推進(jìn)系統(tǒng)6.航天器在進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)時(shí)，主要依靠消耗哪種能量？(A)熱能(B)化學(xué)能(C)動(dòng)能(D)電能7.在航天器制造過程中，為保證結(jié)構(gòu)部件的可靠性，常采用的方法是？(A)優(yōu)化外形設(shè)計(jì)(B)進(jìn)行嚴(yán)格的材料力學(xué)性能測試和疲勞試驗(yàn)(C)減少連接點(diǎn)數(shù)量(D)使用輕質(zhì)高強(qiáng)度的復(fù)合材料8.商業(yè)航天時(shí)代，小型衛(wèi)星（Micro/nano-satellite）星座的主要優(yōu)勢在于？(A)單星性能極高(B)成本相對(duì)較低，部署靈活，可快速形成觀測能力(C)使用壽命極長(D)主要用于軍事目的9.太空工程項(xiàng)目中，風(fēng)險(xiǎn)管理的主要目的是？(A)避免所有可能發(fā)生的問題(B)識(shí)別、評(píng)估和控制項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，以最小化其負(fù)面影響(C)盡可能延長項(xiàng)目周期(D)提高項(xiàng)目預(yù)算10.在軌服務(wù)與維護(hù)（On-OrbitServicing,OOS）技術(shù)主要解決的問題是？(A)提高衛(wèi)星發(fā)射成功率(B)延長在軌衛(wèi)星壽命，補(bǔ)充燃料，更換部件或進(jìn)行任務(wù)擴(kuò)展(C)降低衛(wèi)星制造成本(D)減少地面測控站的建設(shè)需求二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將正確答案填在橫線上）1.太空系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循的主要原則包括____________、____________、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。2.航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)通常包括敏感器、控制器和____________三個(gè)主要部分。3.空間站通常采用____________軌道，以便于與地面測控站保持連續(xù)的通信聯(lián)系。4.太陽能電池陣是航天器的主要____________來源之一。5.運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力通常用能夠?qū)⒂行лd荷送入預(yù)定軌道的____________來衡量。6.在航天器測試過程中，環(huán)境模擬試驗(yàn)主要包括振動(dòng)、噪聲、____________和真空等。7.交會(huì)對(duì)接技術(shù)是空間站建設(shè)、衛(wèi)星維護(hù)和____________等任務(wù)的基礎(chǔ)。8.現(xiàn)代航天項(xiàng)目管理強(qiáng)調(diào)采用____________方法，以應(yīng)對(duì)項(xiàng)目需求的變更和不確定性。9.空間碎片對(duì)在軌航天器的主要威脅包括碰撞產(chǎn)生的高速碎屑和____________。10.新型電推進(jìn)技術(shù)（如霍爾效應(yīng)推進(jìn)器）利用高能離子束產(chǎn)生推力，具有____________的特點(diǎn)。三、簡答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡要回答下列問題）1.簡述進(jìn)行航天器初步方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行的主要權(quán)衡分析（Trade-offAnalysis）。2.解釋什么是軌道機(jī)動(dòng)，并列舉三種常見的軌道機(jī)動(dòng)方式。3.簡述航天器在軌部署過程中需要克服的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。4.說明進(jìn)行航天工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本步驟。四、計(jì)算題（共15分。請(qǐng)寫出計(jì)算過程和結(jié)果）假設(shè)一航天器需要從地球赤道面停泊軌道（高度500km）通過一次霍曼轉(zhuǎn)移軌道變軌，進(jìn)入高度1000km的圓軌道。已知地球引力常數(shù)GM=3.986×10^14m^3/s^2，地球半徑R=6371km。請(qǐng)計(jì)算：（1）航天器在停泊軌道上的速度v1；（2）航天器在1000km圓軌道上的速度v2；（3）執(zhí)行變軌所需的Δv（總速度增量）。五、論述題（共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述下列問題）結(jié)合當(dāng)前商業(yè)航天發(fā)展和空間技術(shù)前沿趨勢，論述小型衛(wèi)星星座在科學(xué)研究、商業(yè)應(yīng)用或國家戰(zhàn)略方面的重要意義，并分析其面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)與可能的解決方案。試卷答案一、選擇題1.(C)2.(C)3.(D)4.(B)5.(C)6.(C)7.(B)8.(B)9.(B)10.(B)二、填空題1.性能最優(yōu)、系統(tǒng)兼容2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)3.傾角不大（或近地）4.電源5.載荷運(yùn)載能力6.軌道引力場7.載人航天8.敏捷（或適應(yīng)）9.碰撞產(chǎn)生的動(dòng)量10.推力小、比沖高、燃料消耗率低三、簡答題1.初步方案設(shè)計(jì)時(shí)的權(quán)衡分析主要涉及性能與重量/成本、可靠性、功耗、體積、任務(wù)壽命、技術(shù)成熟度等多個(gè)維度之間的權(quán)衡。例如，追求更高性能可能增加重量和成本，提高可靠性可能需要更冗余的設(shè)計(jì)增加復(fù)雜度和成本，增加任務(wù)壽命可能對(duì)材料提出更高要求并增加成本等。設(shè)計(jì)者需要在滿足核心任務(wù)需求的前提下，根據(jù)項(xiàng)目約束條件，在這些相互關(guān)聯(lián)甚至沖突的目標(biāo)之間做出最佳選擇。2.軌道機(jī)動(dòng)是指改變航天器運(yùn)行軌道的過程。常見的方式包括：①霍曼轉(zhuǎn)移軌道變軌，利用兩次連續(xù)的軌道機(jī)動(dòng)，以最小的能量消耗將航天器從一個(gè)圓軌道轉(zhuǎn)移到另一個(gè)能量更高的圓軌道；②脈沖機(jī)動(dòng)（impulsivemaneuver），假設(shè)航天器發(fā)動(dòng)機(jī)在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大推力，使航天器速度發(fā)生突變，實(shí)現(xiàn)軌道改變；③連續(xù)推力機(jī)動(dòng)（continuousthrustmaneuver），利用持續(xù)時(shí)間較長的推進(jìn)系統(tǒng)（如電推進(jìn)），通過連續(xù)的小推力改變軌道，適用于需要較大Δv或節(jié)省燃料的場景。3.航天器在軌部署過程中面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括：①高精度對(duì)接與捕獲，確保兩個(gè)航天器在復(fù)雜空間環(huán)境中準(zhǔn)確、穩(wěn)定地連接；②釋放機(jī)構(gòu)的可靠性與安全性，保證在需要時(shí)能可靠分離，分離過程不損壞航天器；③在軌操作的穩(wěn)定性和控制精度，部署過程中可能受到環(huán)境干擾，需要精確控制姿態(tài)和位置；④長桿或展開結(jié)構(gòu)（如天線、太陽能帆板）的展開過程控制與可靠性，確保結(jié)構(gòu)能按預(yù)定程序順利展開并達(dá)到工作狀態(tài)；⑤通信鏈路的建立與維持，在部署過程中確保與地面或與其他航天器的通信暢通。4.進(jìn)行航天工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本步驟包括：①風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，通過專家訪談、歷史數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)分析等方法，找出項(xiàng)目中可能存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素；②風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估，對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性或定量分析，評(píng)估其發(fā)生的可能性和潛在影響程度；③風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)排序，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性和影響程度，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，確定需要重點(diǎn)管理的風(fēng)險(xiǎn)；④制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略，針對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)，制定規(guī)避、轉(zhuǎn)移、減輕或接受等相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施；⑤風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與更新，在項(xiàng)目執(zhí)行過程中持續(xù)監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)和應(yīng)對(duì)措施的有效性，并根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展和環(huán)境變化，及時(shí)更新風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果和應(yīng)對(duì)計(jì)劃。四、計(jì)算題（1）v1=√(GM/(R+h1))=√(3.986×10^14/(6371×10^3+500×10^3))≈7644m/s（2）v2=√(GM/(R+h2))=√(3.986×10^14/(6371×10^3+1000×10^3))≈7590m/s（3）Δv≈v1+√(2GM/(R+h2))-v1=√(2GM/(R+h2))-v1Δv≈√(2×3.986×10^14/(6371×10^3+1000×10^3))-7644≈7789-7644=145m/s*注：計(jì)算過程中使用的數(shù)值為近似值，實(shí)際結(jié)果可能略有差異。*五、論述題小型衛(wèi)星星座因其低成本、快速部署、高密度覆蓋等優(yōu)勢，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出重要意義。其重要意義體現(xiàn)在：科學(xué)研究方面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定科學(xué)目標(biāo)（如對(duì)地觀測、空間環(huán)境監(jiān)測、小行星探測等）的多角度、高時(shí)間分辨率觀測，彌補(bǔ)單一大型衛(wèi)星的不足；商業(yè)應(yīng)用方面，構(gòu)成了低軌通信、遙感、導(dǎo)航等商業(yè)服務(wù)的基石，例如衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座提供全球無縫connectivity，高分辨率遙感星座提供海量數(shù)據(jù)服務(wù)，星座導(dǎo)航系統(tǒng)提升定位精度和可靠性；國家戰(zhàn)略方面，提升國家在空間領(lǐng)域的綜合實(shí)力和影響力，提供自主可控的空間能力，增強(qiáng)國防安全，并支撐國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。然而，小型衛(wèi)星星座也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：技術(shù)層面，星間通信與協(xié)同控制、星座網(wǎng)絡(luò)管理、在軌資源優(yōu)化與任務(wù)自適應(yīng)、快速發(fā)射與部署技術(shù)、空間碎片減緩與碰撞規(guī)避等是關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)；管理層面，頻譜資源日益緊張、軌道資源日益擁擠、國際協(xié)調(diào)與