2025青少年航天知識競賽練習(xí)題解析含答案1.（單選）2024年11月，我國首顆以“碳”為觀測核心的科學(xué)衛(wèi)星“碳星”在酒泉發(fā)射，其軌道高度約為A.400kmB.500kmC.600kmD.700km答案：B解析：碳星采用太陽同步軌道，軌道高度505km，可保證13:30的降交點地方時，兼顧空間分辨率與覆蓋周期。2.（單選）“嫦娥七號”任務(wù)擬于2026年發(fā)射，其主探測器著陸區(qū)初步鎖定在月球A.南極—艾特肯盆地B.雨海北部C.風(fēng)暴洋西北部D.東海盆地答案：A解析：南極—艾特肯盆地是月球最古老、最深的撞擊坑，水冰賦存概率高，科學(xué)價值大。3.（單選）下列液體火箭發(fā)動機中，屬于我國首臺采用全流量補燃循環(huán)的是A.YF100B.YF77C.YF130D.YF209答案：C解析：YF130為220噸級液氧煤油全流量補燃循環(huán)發(fā)動機，2023年完成半系統(tǒng)試車。4.（單選）在地球靜止軌道上，衛(wèi)星的軌道傾角為0°，若其星下點經(jīng)度為104°E，則理論上該星下點每天漂移的“8”字形軌跡南北最大幅度約為A.0.2°B.0.4°C.0.8°D.1.2°答案：C解析：靜止衛(wèi)星傾角為0時，受日月引力攝動，傾角會周期性變化，星下點軌跡呈“8”字，南北擺幅0.8°。5.（單選）“天問三號”火星采樣返回任務(wù)中，上升器從火星表面起飛時，其理論最小發(fā)射速度（不考慮氣動阻力）約為A.3.5km/sB.4.1km/sC.5.0km/sD.5.7km/s答案：B解析：火星第一宇宙速度約3.55km/s，考慮10°傾角損耗與重力損失，最小起飛速度4.1km/s。6.（單選）下列深空測控站中，位于我國最西端的是A.佳木斯站B.喀什站C.阿根廷站D.天津站答案：B解析：喀什深空站東經(jīng)76°，是我國最西端的深空測控節(jié)點，對西半球航天器可見弧段長。7.（單選）在載人飛船返回艙再入過程中，下列哪個階段氣動加熱熱流密度最大A.120km高度，馬赫25B.80km高度，馬赫20C.60km高度，馬赫15D.45km高度，馬赫8答案：A解析：熱流密度q∝ρ0.5v3，120km雖稀薄，但速度最高，綜合熱流峰值最大。8.（單選）“夸父一號”太陽硬X射線成像儀主探測器材料為A.CdZnTeB.NaI(Tl)C.CsI(Tl)D.SiPIN答案：A解析：CdZnTe可在室溫實現(xiàn)高能量分辨率，適合空間硬X射線探測。9.（單選）國際空間站每90分鐘繞地球一圈，其軌道衰減速率約為每月A.1kmB.2kmC.5kmD.10km答案：B解析：400km高度平均阻力導(dǎo)致軌道高度每月下降約2km，需定期提升。10.（單選）2025年計劃發(fā)射的“愛因斯坦探針”采用的新型“龍蝦眼”微孔光學(xué)元件材料是A.硅B.鋁C.鎳D.玻璃答案：C解析：鎳電鑄工藝可批量制造微米級方孔陣列，反射率高，適合0.5—4keV能段。11.（單選）若某衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定對地定向，其滾動角速度零偏為0.02°/s，則24小時累計姿態(tài)誤差約為A.0.5°B.1.2°C.2.9°D.4.8°答案：C解析：0.02°/s×86400s=1728°，取模360°后余288°，換算為衛(wèi)星坐標系約2.9°。12.（單選）“北斗三號”衛(wèi)星采用的原子鐘類型不包括A.銣鐘B.氫鐘C.銫鐘D.冷原子鐘答案：C解析：北斗三號搭載銣鐘、氫鐘與冷原子鐘，無傳統(tǒng)銫鐘。13.（單選）在火箭垂直回收制導(dǎo)中，采用的“凸優(yōu)化”算法本質(zhì)屬于A.線性規(guī)劃B.二次規(guī)劃C.混合整數(shù)規(guī)劃D.動態(tài)規(guī)劃答案：B解析：最小燃料消耗問題可轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃，凸優(yōu)化可在線求解。14.（單選）“吉林一號”高分03星單顆重量僅42kg，其光學(xué)主鏡口徑為A.0.3mB.0.45mC.0.6mD.0.75m答案：B解析：采用碳化硅輕量化鏡坯，口徑0.45m，實現(xiàn)0.75m地面分辨率。15.（單選）下列關(guān)于“太空加油”說法正確的是A.只能在GEO軌道實施B.需目標星具備“即插即用”加注接口C.只能加注化學(xué)推進劑D.目前僅限俄羅斯掌握答案：B解析：NASA“OSAM1”任務(wù)擬為Landsat7加注，要求衛(wèi)星預(yù)留接口，與軌道無關(guān)，也可加注電推氙氣。16.（單選）若空間站的二氧化碳去除裝置（CDRA）失效，艙內(nèi)CO2濃度從0.3%升至2%所需時間約為（3名航天員，艙容400m3）A.2hB.5hC.8hD.12h答案：B解析：每人呼出CO2約1kg/日，濃度上升1.7%需1700L純CO2，約5小時。17.（單選）“阿爾忒彌斯協(xié)定”要求月球基地“安全區(qū)”半徑不小于A.1kmB.2kmC.4kmD.10km答案：B解析：協(xié)定建議操作區(qū)外緣2km為協(xié)調(diào)范圍，防止相互干擾。18.（單選）在火箭貯箱超聲速流場中，出現(xiàn)“POGO”振蕩的根本原因是A.結(jié)構(gòu)固有頻率與發(fā)動機頻率耦合B.推進劑晃動C.渦輪泵氣蝕D.噴管激波振蕩答案：A解析：POGO是結(jié)構(gòu)縱向振動與推進劑供應(yīng)系統(tǒng)耦合的自激振動。19.（單選）“天舟”貨運飛船密封艙內(nèi)大氣總壓為95kPa，其中氧分壓約為A.21kPaB.30kPaC.40kPaD.50kPa答案：A解析：與地球海平面一致，氧分壓維持21kPa，降低火災(zāi)風(fēng)險。20.（單選）2025年我國計劃發(fā)射的“巡天”空間望遠鏡主鏡口徑2米，其角分辨率在紫外250nm波段約為A.0.03″B.0.06″C.0.12″D.0.24″答案：B解析：θ=1.22λ/D=1.22×250×109/2≈1.5×107rad≈0.03″，考慮實際像差約0.06″。21.（多選）下列哪些因素會導(dǎo)致低軌衛(wèi)星發(fā)生“軌道共振”A.地球扁率B.太陽輻射壓C.月球引力D.海洋潮汐答案：A、C解析：J2項與月球引力可引發(fā)重復(fù)地面軌跡共振，太陽輻射壓與海洋潮汐對LEO影響弱。22.（多選）關(guān)于“霍爾電推”描述正確的是A.比沖1200—2000sB.推力密度高于離子推C.需外加磁場D.使用惰性氣體工質(zhì)答案：A、C、D解析：霍爾推力器比沖1600s左右，磁場約束電子，常用氙氣，推力密度低于離子推。23.（多選）“天問二號”小行星采樣返回任務(wù)擬探測的目標包括A.2016HO3B.311PC.維特D.龍宮答案：A、B解析：2016HO3為地球準衛(wèi)星，311P為活躍小行星，任務(wù)順序：飛掠311P→采樣2016HO3→返回地球。24.（多選）在載人登月任務(wù)中，月面起飛窗口受限于A.月面光照B.地球上升段測控C.返回艙再入走廊D.著陸器燃料溫度答案：A、B、C解析：起飛需滿足對地通信、返回再入傾角、著陸區(qū)光照，燃料溫度影響小。25.（多選）“引力彈弓”效應(yīng)中，探測器獲得的最大速度增量與下列哪些因素有關(guān)A.行星質(zhì)量B.探測器接近速度C.飛越高度D.行星公轉(zhuǎn)速度答案：A、B、C、D解析：Δv∝2v行星√(1+(r_min/r_p))，與四項均相關(guān)。26.（多選）下列屬于“空間天氣”對航天器的主要危害A.單粒子翻轉(zhuǎn)B.表面充電C.總劑量效應(yīng)D.原子氧剝蝕答案：A、B、C解析：原子氧剝蝕僅在低軌，空間天氣指太陽活動引發(fā)的高能粒子與輻射。27.（多選）“可重復(fù)使用火箭”垂直回收時，柵格舵的主要作用包括A.調(diào)整再入姿態(tài)B.增阻減速C.控制落點D.防熱答案：A、B、C解析：柵格舵為鋁鋰合金，需防熱涂層，本身不防熱。28.（多選）“北斗”短報文通信特點有A.單次最長1000漢字B.全球覆蓋C.支持語音D.無需地面基站答案：A、B、D解析：區(qū)域短報文1000漢字，全球短報文40漢字，僅支持文本。29.（多選）關(guān)于“月壤”說法正確的是A.含氦3B.顆粒帶靜電C.富含揮發(fā)分D.平均密度2.3g/cm3答案：A、B、D解析：月壤極度干燥，揮發(fā)分極少。30.（多選）“天和”核心艙機械臂末端可實現(xiàn)的感官功能有A.六維力覺B.視覺定位C.觸覺滑覺D.激光測距答案：A、B、D解析：無滑覺傳感器，靠力控與視覺完成抓取。31.（判斷）“黑障”現(xiàn)象僅出現(xiàn)在地球大氣再入，月球返回地球時不會出現(xiàn)。答案：錯誤解析：月球返回第二宇宙速度再入，激波更強，黑障更顯著。32.（判斷）“引力波”探測器LISA的三個航天器構(gòu)成等邊三角形，邊長500萬公里。答案：錯誤解析：LISA臂長250萬公里，500萬公里為舊方案。33.（判斷）“天問一號”進入環(huán)火軌道后，首次制動采用“捕獲—制動一體化”策略，節(jié)省燃料約120kg。答案：正確解析：近火點前啟動發(fā)動機，利用火星引力輔助減速，比傳統(tǒng)方案省10%燃料。34.（判斷）“太空電梯”理論上可建在月球，無需考慮地球赤道軌道垃圾帶。答案：正確解析：月球自轉(zhuǎn)慢，質(zhì)心引力平衡點在月面附近，無高速垃圾。35.（判斷）“獵戶座”飛船返回艙采用“跳躍式”再入，可將過載降至2g以下。答案：錯誤解析：跳躍再入用于耗散能量，峰值過載仍達4—5g。36.（填空）2025年我國“載人月球車”采用________驅(qū)動，最大爬坡角度為________度。答案：輪轂電機+四輪轉(zhuǎn)向，25解析：月球車重質(zhì)量比優(yōu)化，單輪扭矩800N·m，月壤附著系數(shù)0.4，tanθ=0.47→25°。37.（填空）“引力紅移”實驗中，伽利略衛(wèi)星在軌鐘差驗證廣義相對論，地面與軌道頻率差約為________×1010。答案：4.5解析：Δf/f=gh/c2≈4.5×1010，與實測一致。38.（填空）“長征五號”芯一級液氫貯箱采用________合金，其焊縫系數(shù)為________。答案：2195鋁鋰，0.95解析：2195比2219強度提升30%，攪拌摩擦焊降低缺陷。39.（填空）“天琴一號”衛(wèi)星激光干涉測量臂長為________km，位移測量精度達________pm。答案：33，40解析：激光干涉儀在毫赫茲頻段噪聲40pm/√Hz。40.（填空）“國際空間站”每年需提升軌道約________km，消耗燃料________kg。答案：15，7500解析：平均每月2km，每年需7.5噸ATV/進步號燃料。41.（簡答）說明“電推進”相比“化學(xué)推進”在深空探測中的優(yōu)勢，并給出兩點限制。答案：優(yōu)勢：1.比沖提高5—10倍，燃料質(zhì)量減少60%以上；2.可長時間小推力工作，利于精密姿態(tài)軌道控制。限制：1.推力?。ê僚＜墸?，需持續(xù)工作數(shù)月，對任務(wù)周期敏感；2.需大功率電源（千瓦級），增加航天器供電與散熱負擔(dān)。42.（簡答）闡述“月球南極”選址建設(shè)基地的三大科學(xué)理由。答案：1.永久陰影區(qū)可能存在水冰，提供原位資源；2.極區(qū)山峰“近永晝”可提供連續(xù)光照與熱能，降低能源儲存需求；3.南極—艾特肯盆地暴露月幔物質(zhì)，研究月球早期演化歷史。43.（簡答）列舉兩種“空間碎片”主動清除技術(shù)，并比較其適用軌道。答案：1.激光燒蝕：地面或天基激光照射碎片表面，產(chǎn)生等離子體反噴減速，適用于800—1000km；2.拖網(wǎng)捕獲：發(fā)射柔性網(wǎng)包裹碎片，聯(lián)合電推離軌，適用于400—800km。激光無需接觸，適合小碎片；拖網(wǎng)適合大質(zhì)量失效衛(wèi)星。44.（簡答）說明“可重復(fù)使用火箭”在回收階段采用“反推+柵格舵”聯(lián)合控制的優(yōu)點。答案：反推發(fā)動機提供快速矢量推力，實現(xiàn)姿態(tài)快速翻轉(zhuǎn)與速度精確控制；柵格舵在再入動壓段提供氣動控制，節(jié)省推進劑；兩者互補：反推解決低速無舵效，柵格舵解決高速姿態(tài)穩(wěn)定，降低燃料消耗15%。45.（簡答）分析“星鏈”星座對天文觀測的干擾機理，并提出兩項減緩措施。答案：機理：衛(wèi)星太陽翼反射陽光，在望遠鏡視場形成亮紋，增加背景亮度，降低信噪比。措施：1.衛(wèi)星采用深色減反膜，降低視星等至+7等以下；2.運營方提供精確星歷，望遠鏡提前關(guān)閉快門或調(diào)整指向避開。46.（綜合）計算：某遙感衛(wèi)星重500kg，運行在600km圓軌道，擬使用功率1kW、推力40mN、比沖1600s的霍爾電推，將軌道提升至800km，忽略地球扁率與阻力，求所需燃料質(zhì)量與任務(wù)時間。答案：1.軌道能量差ΔE=GMm(1/r11/r2)/2=3.986×1014×500×(1/69781/7178)/2≈4.0×108J2.電推功率P=1kW，推力F=40mN，比沖Isp=1600s，則排氣速度ve=Isp×g=15680m/s3.功率恒定，推力恒定，則功率—推力關(guān)系P=Fve/2η，取η=0.6，得P=40×103×15680/2/0.6≈522W＜1kW，可用4.能量輸入率Pin=1kW，機械功率Pmech=Fve/2=313W5.所需時間t=ΔE/Pmech=4.0×108/313≈1.28×106s≈14.8天6.燃料質(zhì)量mf=F×t/ve=40×103×1.28×106/15680≈3.3kg答：燃料約3.3kg，任務(wù)時間約15天。47.（綜合）繪圖說明：畫出“地月L2”暈軌道的三維示意圖，標出地球、月球、探測器相對位置，并說明該軌道對“嫦娥四號”中繼通信的優(yōu)勢。答案：略圖：地球—月球連線為x軸，z軸垂直黃道面，探測器在月球背側(cè)繞L2做利薩如軌道，振幅約8000km。優(yōu)勢：1.對月背著陸器持續(xù)可見，無遮擋；2.對地仰角高，減少地球噪聲干擾；3.軌道穩(wěn)定，需少量維持，年速度增量＜10m/s。48.（綜合）論證：假設(shè)火星基地需100kW持續(xù)供電，比較光伏+儲能、核裂變（Kilopower）、放射性同位素（RTG）三種方案，給出質(zhì)量、安全、維護三維度評分（滿分10），并推薦最優(yōu)方案。答案：光伏+儲能：質(zhì)量3噸（8分），安全9分（無核），維護7分（需除塵），總分