2025年度航天考試練習(xí)題含解析及答案1.（單選）2024年12月，我國“嫦娥六號”返回器以第二宇宙速度再入地球，其再入角θ被設(shè)計為5.9°。若再入角絕對值增大0.3°，則返回器最大過載將（）A.增加約0.8gB.增加約1.1gC.減小約0.9gD.基本不變答案：B解析：第二宇宙速度再入時，過載峰值n∝1/sin|θ|。原sin5.9°≈0.103，增大0.3°后sin6.2°≈0.108，過載增加比例(0.1080.103)/0.103≈4.9%。按峰值22g計，增量≈1.1g。2.（單選）某靜止軌道衛(wèi)星采用氙離子電推進(jìn)系統(tǒng)，比沖4500s，推力220mN。若衛(wèi)星初始質(zhì)量2500kg，推進(jìn)劑占比12%，則完成全部推進(jìn)劑消耗后，衛(wèi)星軌道速度增量約為（）A.1.83km/sB.2.05km/sC.2.28km/sD.2.51km/s答案：C解析：由齊奧爾科夫斯基公式Δv=Isp·g0·ln(m0/mk)，其中g(shù)0=9.806m/s2，m0=2500kg，mk=2500×(10.12)=2200kg，Δv=4500×9.806×ln(2500/2200)≈2280m/s=2.28km/s。3.（單選）在火星大氣進(jìn)入段，探測器利用“彈道升力”混合式進(jìn)入，其升阻比L/D=0.24。若探測器初始進(jìn)入角12°，航跡角變化率主要受升力影響，則當(dāng)探測器飛行至航跡角5°時，其已飛行時間約占整個進(jìn)入段時長的（）A.前30%B.前45%C.前60%D.前75%答案：A解析：升力使航跡角絕對值減小速率加快，5°對應(yīng)動壓已降至峰值動壓的約1/4，能量耗散不足30%，故選A。4.（單選）“天問三號”火星采樣返回任務(wù)中，火星起飛上升器需將500g樣品送入火星低軌（軌道高度300km）。若火星表面重力加速度3.71m/s2，上升器干質(zhì)量45kg，比沖340s，則所需推進(jìn)劑質(zhì)量約為（）A.31kgB.36kgC.41kgD.46kg答案：B解析：火星低軌速度v=√(GM/(R+h))≈3.39km/s，考慮重力損耗與氣動損耗共Δv≈4.1km/s。由火箭方程mp=mdry·(e^(Δv/(Isp·g0))1)=45×(e^(4100/(340×9.806))1)≈36kg。5.（單選）某遙感衛(wèi)星運行在太陽同步軌道，降交點地方時10:30。若地球公轉(zhuǎn)導(dǎo)致太陽直射點每日西移約0.9856°，則30天后該衛(wèi)星降交點地方時變?yōu)椋ǎ〢.10:18B.10:24C.10:36D.10:42答案：B解析：太陽同步軌道進(jìn)動率需與太陽視運動一致，每日進(jìn)動0.9856°。30天累積29.57°，對應(yīng)時間漂移29.57°/15°≈1.97h≈1h58m，向西漂移即地方時提前，10:301h58m≈10:24。6.（單選）在月面夜間（180°C）工作的機械臂關(guān)節(jié)需選用耐低溫潤滑劑。下列四種材料中，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最低的是（）A.聚四氟乙烯B.聚酰亞胺C.二甲基硅油D.全氟聚醚答案：C解析：二甲基硅油Tg≈120°C，全氟聚醚Tg≈90°C，聚四氟乙烯Tg≈80°C，聚酰亞胺Tg>200°C。7.（單選）“嫦娥七號”飛躍探測器在月面永夜坑進(jìn)行激光通信，采用1550nm波段，發(fā)射功率5W，望遠(yuǎn)鏡口徑80mm，月地距離3.84×10?km。若地面站望遠(yuǎn)鏡口徑10m，系統(tǒng)總損耗8dB，則地面接收功率約為（）A.0.9nWB.2.3nWC.5.1nWD.11nW答案：B解析：鏈路預(yù)算Pr=Pt·Gt·Gr·(λ/4πR)2·10^(0.8)，Gt≈(πD/λ)2η，η取0.6，Gt=Gr≈1.0×101?，λ=1.55×10??m，R=3.84×10?m，計算得Pr≈2.3×10??W=2.3nW。8.（單選）某型固體火箭發(fā)動機殼體采用T800碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料，單層厚度0.15mm，環(huán)向纏繞角±15°。若要求爆破壓強15MPa，殼體半徑0.35m，根據(jù)網(wǎng)格理論，所需層數(shù)約為（）A.18B.24C.30D.36答案：C解析：網(wǎng)格理論σh=pr/t，環(huán)向纖維分擔(dān)0.5倍應(yīng)力，纖維強度σf=5.5GPa，利用率0.75，則t=pr/(0.5σf·0.75)=15×0.35/(0.5×5500×0.75)≈0.00255m，層數(shù)n=0.00255/0.00015≈17，考慮±15°交叉，實際需30層。9.（單選）在GEO軌道，衛(wèi)星采用雙組元化學(xué)推進(jìn)進(jìn)行東西位置保持，每年Δv需求約50m/s。若衛(wèi)星質(zhì)量5500kg，推進(jìn)劑比沖294s，則10年任務(wù)期內(nèi)推進(jìn)劑消耗量約為（）A.95kgB.115kgC.135kgD.155kg答案：C解析：10年總Δv=500m/s，mp=m·(1e^(Δv/(Isp·g0)))=5500×(1e^(500/(294×9.806)))≈135kg。10.（單選）“巡天”光學(xué)艙采用離軸三反系統(tǒng)，主鏡口徑2.4m，系統(tǒng)焦距27m，若探測器像元尺寸10μm，則其對地星下點地面像元分辨率約為（）A.0.08mB.0.11mC.0.14mD.0.17m答案：B解析：GSD=H·p/f，軌道高度H=400km，p=10×10??m，f=27m，GSD=400000×10??/27≈0.148m，考慮調(diào)制傳遞函數(shù)下降，取0.11m。11.（單選）某深空探測器采用同位素溫差電源（RTG），初始電功率900W，熱電轉(zhuǎn)換效率6.2%，23?PuO?半衰期87.7年。若任務(wù)期15年，則末期電功率約為（）A.730WB.780WC.810WD.850W答案：B解析：放射性衰變P=P0·e^(0.693t/T?)，15年后功率比e^(0.693×15/87.7)≈0.885，末期電功率900×0.885≈797W，考慮熱電偶老化，實際780W。12.（單選）在月面建造3D打印結(jié)構(gòu)，采用硫磺混凝土方案。若月壤中CaO含量10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），硫磺與CaO摩爾比1:1，則每千克月壤需硫磺質(zhì)量約為（）A.32gB.45gC.58gD.71g答案：A解析：CaO摩爾質(zhì)量56g/mol，10%即100g含1.79mol，需硫磺1.79mol×32g/mol=57g，但反應(yīng)僅表面2μm顆粒參與，實際需約32g。13.（單選）“北斗3”衛(wèi)星采用星間鏈路Ka波段，頻率25GHz，鏈路距離40000km，若要求誤碼率1×10??，采用QPSK調(diào)制，則所需Eb/N0約為（）A.8.4dBB.9.6dBC.10.8dBD.12.0dB答案：B解析：理論QPSK在AWGN下BER=10??需Eb/N0≈10.5dB，采用LDPC碼編碼增益5.5dB，實際需9.6dB。14.（單選）某型運載火箭采用液氧甲烷發(fā)動機，混合比3.6，燃燒室壓力12MPa，若噴管面積比40，則理想真空比沖約為（）A.356sB.369sC.382sD.395s答案：C解析：化學(xué)平衡計算甲烷/氧燃燒產(chǎn)物平均摩爾質(zhì)量18.7g/mol，比熱比1.20，理論比沖Iv=√(2γ/(γ1)·R·Tc/M)·√(1(pe/pc)^(γ1)/γ)，取Tc=3550K，pe=0，得382s。15.（單選）在火星表面利用InSitu資源制備氧氣，采用固體氧化物電解CO?。若電解效率65%，工作電流密度0.8A/cm2，電極面積200cm2，則8小時可產(chǎn)氧質(zhì)量約為（）A.0.42kgB.0.55kgC.0.68kgD.0.81kg答案：B解析：電量Q=0.8×200×8×3600=4.608×10?C，理論產(chǎn)氧m=Q/(4F)·32，F(xiàn)=96485C/mol，m=4.608×10?/(4×96485)×32×0.65≈0.55kg。16.（填空）我國“天琴”引力波探測衛(wèi)星編隊，三顆衛(wèi)星構(gòu)成等邊三角形，臂長________km，激光波長________nm，目標(biāo)頻段________Hz。答案：1.0×10?，1064，10??~1解析：天琴計劃臂長10萬公里，采用Nd:YAG激光1064nm，測量毫赫茲頻段引力波。17.（填空）某遙感衛(wèi)星采用時間延遲積分（TDI）CCD推掃成像，TDI級數(shù)48，像元尺寸8μm，軌道高度500km，若要求地面采樣距離0.3m，則衛(wèi)星飛行速度方向允許的最大姿態(tài)穩(wěn)定度為________°/s。答案：0.012解析：TDI級數(shù)48，積分時間t=48·p/(v·cosθ)，v=√(GM/(R+H))≈7.61km/s，p=0.3m，cosθ≈1，t=48×0.3/7610≈1.89ms，像移容限0.5像元，對應(yīng)角速度0.5×8×10??/(500000×1.89×10?3)≈4.2×10??rad/s≈0.012°/s。18.（填空）“嫦娥八號”將驗證月面無線供電，采用6.78MHz磁耦合諧振，發(fā)射線圈直徑1.2m，接收線圈直徑0.8m，兩線圈相距0.5m，若要求傳輸功率10kW，效率85%，則發(fā)射線圈電流有效值約為________A。答案：210解析：互感M=μ0·π·r1·r22/(2·(r12+d2)^(3/2))，r1=0.6m，r2=0.4m，d=0.5m，M≈0.38μH，效率η=ω2M2R2/((R1+RL)(R2+RL)+ω2M2)，解得I1≈210A。19.（填空）某型上面級采用膨脹循環(huán)液氫液氧發(fā)動機，氫渦輪入口溫度245K，出口溫度190K，若氫流量8.5g/s，渦輪效率78%，則渦輪輸出功率約為________kW。答案：38解析：氫比熱14.3kJ/(kg·K)，ΔT=55K，P=?·cp·ΔT·η=0.0085×14300×55×0.78≈38kW。20.（填空）“覓音”系外行星探測任務(wù)采用日冕儀遮擋恒星光芒，要求對比度1×10?1?，工作波長600nm，若望遠(yuǎn)鏡口徑4m，則日冕儀遮擋角直徑需小于________mas。答案：75解析：衍射極限θ=1.22λ/D=1.22×600×10??/4≈1.83×10??rad≈38mas，對比度10?1?需內(nèi)工作角2λ/D，即76mas，取75mas。21.（判斷）在地球同步軌道，衛(wèi)星太陽翼每年因微流星撞擊導(dǎo)致功率損失約0.2%，該值與太陽翼面向面積成正比，與軌道傾角無關(guān)。（）答案：錯解析：微流星通量與軌道傾角相關(guān)，傾角0°與15°通量差異約30%，故有關(guān)。22.（判斷）月壤中3He豐度1.4×10??，若未來聚變電站年需3He50kg，則需處理月壤質(zhì)量約3.6×1013kg，相當(dāng)于月面表層1.2m厚、面積1km2的月壤總量。（）答案：對解析：50kg/(1.4×10??)≈3.6×1013kg，月壤密度1.5g/cm3，1km2×1.2m=1.8×1012kg，數(shù)量級吻合。23.（判斷）采用碳納米管增強鋁基復(fù)合材料制造火箭貯箱，其比強度較傳統(tǒng)2219鋁合金提高約3倍，但熱膨脹系數(shù)降低一個數(shù)量級。（）答案：對解析：CNT/Al比強度可達(dá)220MPa·m3/kg，2219為70，熱膨脹系數(shù)CNT/Al約5×10??/K，2219為22×10??/K。24.（判斷）在火星大氣層內(nèi)，直升機旋翼尖端馬赫數(shù)需低于0.7，否則因CO?分子振動激發(fā)導(dǎo)致額外噪聲與效率下降。（）解析：CO?聲速低，0.7馬赫已接近當(dāng)?shù)芈曀伲げㄐ纬?，效率下降，正確。25.（判斷）“愛因斯坦探針”采用龍蝦眼微孔光學(xué)，其角分辨率與微孔長徑比成正比，與孔徑尺寸無關(guān)。（）答案：錯解析：角分辨率θ∝d/L，與孔徑d成正比，與長徑比L/d成反比，非無關(guān)。26.（簡答）說明“嫦娥六號”返回器采用“跳躍式”再入的力學(xué)優(yōu)勢，并給出兩次再入間隔時間估算式。答案：跳躍式再入利用大氣層邊緣升力使飛行器再次飛出大氣，將一次大過載再入拆分為兩次較小過載，峰值過載由22g降至12g，熱流密度峰值下降約40%。間隔時間Δt≈2v0sinθ/g，其中v0為第一次出大氣時速度，θ為出大氣航跡角，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，月地返回典型Δt≈1200s。27.（簡答）闡述星載量子通信中，偏振參考系在軌道運動中如何保持，并給出補償角速度公式。答案：采用星敏感器實時測量衛(wèi)星姿態(tài)，建立慣性參考系，通過半波片旋轉(zhuǎn)補償軌道坐標(biāo)系相對于慣性系的旋轉(zhuǎn)。補償角速度ω=ωe·cosi，其中ωe為地球自轉(zhuǎn)角速度，i為軌道傾角，對于500km、傾角97°軌道，ω≈0.06°/s，由步進(jìn)電機驅(qū)動波片反向旋轉(zhuǎn)。28.（簡答）說明液氧甲烷發(fā)動機中，甲烷作為冷卻劑的熱裂解對再生冷卻的影響，并給出裂解度與溫度關(guān)系式。答案：甲烷在600K以上開始裂解，吸收熱量約2.1MJ/kg，裂解產(chǎn)物為C?H?、H?，氣體比熱增大，冷卻能力提升，但裂解積碳堵塞通道。裂解度α=1exp(A·exp(Ea/RT)·t)，A=1.2×1013s?1，Ea=240kJ/mol，控制壁溫<750K可抑制積碳。29.（簡答）解釋為什么火星采樣返回任務(wù)中，上升器與軌道器交會采用“激光雷達(dá)+光學(xué)成像”雙模導(dǎo)航，而非單一微波雷達(dá)。答案：火星大氣對Ka波段以下微波存在色散與衰減，距離<100km時誤差>10m；激光雷達(dá)測距精度<0.1m，光學(xué)成像提供相對姿態(tài)，二者融合可在200km~1m全范圍實現(xiàn)m級到cm級無縫過渡，且質(zhì)量功耗低于高功率微波。30.（簡答）給出在月面建造100m口徑射電望遠(yuǎn)鏡的方案，并說明如何消除月壤熱變形。答案：采用可展開金屬網(wǎng)拋物面，支撐結(jié)構(gòu)為碳纖維桁架，月壤下挖2m形成環(huán)形溝，澆筑硫磺混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)中埋設(shè)熱敏電阻與形狀記憶合金拉索，月夜溫度下降時SMA收縮，補償網(wǎng)面熱收縮，使形變RMS<λ/20（λ=3m）。31.（計算）某深空探測器質(zhì)量1800kg，攜帶400kg液氙用于電推進(jìn)，比沖3500s，推力250mN。任務(wù)需總Δv3.2km/s，若太陽能電功率限制為15kW，求最短飛行時間及氙消耗量，并評估功率是否足夠。答案：總需推進(jìn)劑mp=1800×(e^(3200/(3500×9.806))1)=1800×0.103=185kg<400kg，足夠。推力250mN，加速度a=F/m=0.25/1800=1.39×10??m/s2，加速時間t=Δv/a=3200/1.39×10??≈2.3×10?s≈266天。功率P=0.5·F·Isp·g0/η，η取65%，P=0.5×0.25×3500×9.806/0.65≈6.6kW<15kW，功率富余，可縮短時間至266天。32.（計算）“巡天”光學(xué)艙需對銀河系中心區(qū)域（銀經(jīng)0°，銀緯0°）進(jìn)行多色測光，積分時間300s，極限星等25。若主鏡2.4m，系統(tǒng)透過率0.85，CCD量子效率0.92，讀出噪聲5e?，天光背景22mag/arcsec2，求所需像元角尺寸與信噪比。答案：光子流量：零級星V=0，通量Φ0=1.0×101?ph/m2/s/μm，λ=550nm，Δλ=0.1μm，25等星通量Φ=Φ0×10^(0.4×25)=1.0×10?ph/m2/s。收集光子N=Φ·A·T·t·η=1.0×10?×π×1.22×0.85×300×0.92=1.0×10?e?。天光背景：22mag/arcsec2，對應(yīng)每像元θ2，設(shè)θ=0.1″，則背景光子Nb=1.0×101?×10^(0.4×22)×θ2×π×1.22×0.1×300×0.92≈1.2×10?e?。總噪聲Ntot=√(N+Nb+nr2)=√(1.0×10?+1.2×10?+25)≈3.2×103，SNR=N/√Ntot≈3.1×103，滿足SNR>100要求，像元角尺寸0.1″。33.（計算）某型運載火箭一級采用7臺液氧煤油發(fā)動機，海平面推力單臺760kN，比沖294s，起飛質(zhì)量420t，推重比1.25。若發(fā)射場海拔0m，大氣壓101kPa，求起飛后30s時火箭高度與速度，忽略氣動阻力。答案：平均推力F=7×760=5320kN，平均質(zhì)量m=4207×760/294/9.806×30≈42055=365t，加速度a=F/mg=5320/3659.8≈4.8m/s2，高度h=0.5·a·t2=0.5×4.8×900=2160m，速度v=a·t=4.8×30=144m/s。34.（計算）“嫦娥八號”月面無線供電系統(tǒng)，發(fā)射線圈串聯(lián)諧振，電感L=15μH，電容C=37nF，品質(zhì)因數(shù)Q=350，負(fù)載反射電阻Rr=0.8Ω，求系統(tǒng)諧振頻率與發(fā)射線圈電流放大倍數(shù)。答案：f=1/(2π√LC)=1/(2π√15×10??×37×10??)≈6.78MHz，與ISM波段一致。放大倍