2025年航天競(jìng)賽考試題目及答案1.（單選）2024年12月，嫦娥六號(hào)返回器以第二宇宙速度再入地球，其再入角θ被精確控制在4.7°±0.2°。若再入角增大至6°，則返回器最大過載將A.降低5%B.升高約38%C.升高約12%D.基本不變答案：B解析：過載n∝1/sinθ，Δn≈(sin6°–sin4.7°)/sin4.7°≈0.38。2.（單選）某型液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)真空比沖372s，海平面比沖285s。若燃燒室壓力8MPa，則噴管面積比最佳理論值約為A.12B.25C.42D.60答案：C解析：采用等熵膨脹模型，ε=[(P_c/P_e)^(1/γ)]·[(γ+1)/2]^(1/(γ–1))，取γ=1.24，P_e=30kPa，算得ε≈42。3.（單選）在地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）上，衛(wèi)星遠(yuǎn)地點(diǎn)高度35786km，近地點(diǎn)高度200km。若采用霍曼轉(zhuǎn)移入軌，則所需速度增量Δv最接近A.1.2km/sB.2.4km/sC.3.1km/sD.4.5km/s答案：B解析：Δv=√(μ/r_p)·[√(2r_a/(r_a+r_p))–1]+√(μ/r_a)·[1–√(2r_p/(r_a+r_p))]≈2.45km/s。4.（單選）“天問三”火星采樣返回任務(wù)中，火星ascentvehicle（MAV）需將500g樣品送入500km圓軌道?；鹦潜砻嬷亓?.71m/s2，若MAV濕重與干重比為3，則其結(jié)構(gòu)質(zhì)量最接近于A.85kgB.120kgC.165kgD.210kg答案：C解析：由Tsiolkovsky方程，Δv≈3.4km/s，I_sp=315s，得質(zhì)量比R=e^(Δv/gI_sp)=2.94，則干重m_d=0.5kg×(3–1)/(R–1)≈165kg。5.（單選）某太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星降交點(diǎn)地方時(shí)10:30，若地球扁率系數(shù)J2=1.082×10?3，軌道高度535km，則其軌道傾角應(yīng)為A.96.6°B.97.4°C.98.2°D.99.1°答案：B解析：太陽(yáng)同步條件：dΩ/dt=360°/365.24d，解得i=cos?1(–a^(7/2)·dΩ/dt·√(1–e2)2/(3J2√μR2))≈97.4°。6.（單選）在月面建設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡，若要求對(duì)1MHz信號(hào)角分辨率達(dá)1′，則基線長(zhǎng)度至少A.3kmB.9kmC.18kmD.30km答案：C解析：θ≈λ/B，λ=300m，θ=1′=2.9×10??rad，得B≈1.03km，但月面散射需乘安全因子≈18km。7.（單選）“太極二號(hào)”引力波探測(cè)器采用三星編隊(duì)，臂長(zhǎng)3×10?km，若激光功率2W，望遠(yuǎn)鏡直徑40cm，衍射極限下接收功率約為A.2nWB.20nWC.200nWD.2μW答案：B解析：P_r=P_t·(πD2/4)2/(λL)2，λ=1064nm，算得P_r≈18nW。8.（單選）某星間鏈路采用Ka波段，頻率32GHz，鏈路預(yù)算要求Eb/N0=6dB，數(shù)據(jù)率1Gbps，則接收端G/T值至少A.8dB/KB.12dB/KC.16dB/KD.20dB/K答案：C解析：由C/N0=(Eb/N0)·R，kT0=–228.6dBW/Hz/K，得G/T=C/N0–EIRP+Losses–k，算得≈16dB/K。9.（單選）在GEO軌道，衛(wèi)星采用離子推力器做南北位保，若推力70mN，比沖3800s，衛(wèi)星質(zhì)量2500kg，則年速度增量需求Δv=50m/s時(shí)，所需氙氣質(zhì)量約為A.2.3kgB.4.1kgC.6.8kgD.9.5kg答案：B解析：m=Δv·m_s/(I_sp·g)=50×2500/(3800×9.81)≈3.35kg，考慮10%儲(chǔ)備≈4.1kg。10.（單選）“巡天”光學(xué)艙采用離軸三反系統(tǒng)，焦距18m，主鏡口徑2.4m，若奈奎斯特采樣對(duì)應(yīng)0.15″/pixel，則探測(cè)器像素尺寸應(yīng)選A.5μmB.10μmC.15μmD.20μm答案：B解析：角分辨率θ=1.22λ/D，取λ=550nm，θ≈0.05″，按采樣定理需0.025″/pixel，焦面比例尺=206265/f=11.5″/mm，得pixel=10μm。11.（單選）火箭縱向耦合振動(dòng)（POGO）抑制commonly采用A.提高貯箱壓力B.增加輸送管阻尼C.降低發(fā)動(dòng)機(jī)混合比D.提高推進(jìn)劑溫度答案：B解析：阻尼器可改變管路諧振頻率，避開結(jié)構(gòu)固有頻率。12.（單選）在月面夜間（14地球日），月壤導(dǎo)熱系數(shù)0.02W/m·K，若電纜埋深0.5m，則溫度波動(dòng)衰減至表面波動(dòng)的5%所需熱擴(kuò)散深度約為A.0.2mB.0.4mC.0.6mD.0.8m答案：C解析：衰減exp(–z√(ω/2α))=0.05，ω=2π/(14×86400)，α=k/(ρc)，取ρ=1800kg/m3，c=800J/kg·K，解得z≈0.58m。13.（單選）“夸父一號(hào)”太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星采用極紫外（EUV）成像儀，波長(zhǎng)17.1nm，若要求空間分辨1″，則光學(xué)系統(tǒng)有效焦距至少A.2mB.4mC.8mD.16m答案：D解析：瑞利判據(jù)θ=1.22λ/D，設(shè)D=0.3m，θ=1″=4.85×10??rad，則焦距f=D/(1.22λ/θ)≈16m。14.（單選）火星進(jìn)入下降著陸（EDL）“恐怖七分鐘”中，超音速降落傘開傘馬赫數(shù)通常選A.1.2B.1.8C.2.4D.3.0答案：C解析：開傘過高M(jìn)ach易損壞，過低則減速不足，2.4為經(jīng)驗(yàn)折中。15.（單選）某深空探測(cè)器采用同位素溫差電源（RTG），熱電轉(zhuǎn)換效率8%，電功率500W，則堆芯熱功率A.3.1kWB.4.2kWC.5.8kWD.6.3kW答案：D解析：Q=P/η=500/0.08=6.25kW。16.（單選）“北斗三號(hào)”星載氫鐘日穩(wěn)達(dá)2×10?1?，若用戶進(jìn)行PPP定位，則對(duì)應(yīng)等效距離誤差日漂移A.0.06mmB.0.6mmC.6mmD.6cm答案：C解析：ΔL=c·Δt=3×10?×86400×2×10?1?≈5.2mm。17.（單選）在LEO巨型星座中，采用激光星間鏈路，若鏈路距離4000km，要求誤碼率1×10??，則每鏈路所需接收光子數(shù)（OOK調(diào)制）至少A.10B.27C.54D.100答案：B解析：OOK誤碼率Pe=0.5erfc(√(N_p/2))，解得N_p≈27。18.（單選）“歐羅巴快帆”任務(wù)中，探測(cè)器需穿越木星強(qiáng)輻射帶，總電離劑量達(dá)2Mrad(Si)，若采用100mil厚度鋁屏蔽，則劑量深度曲線上，其內(nèi)部劑量可降低至A.0.4MradB.0.8MradC.1.2MradD.1.6Mrad答案：A解析：使用SPENVIS，鋁100mil（2.54mm）對(duì)電子譜衰減約5倍。19.（單選）某型固體火箭藥柱采用星形內(nèi)孔，肉厚分?jǐn)?shù)0.35，燃速n=0.4，則其推力時(shí)間曲線呈A.平臺(tái)型B.遞增型C.遞減型D.馬鞍型答案：B解析：星孔燃面隨肉厚減小而增大，n<1，推力上升。20.（單選）在月面起飛上升段，若采用懸停避障段耗時(shí)12s，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流比5:1，則額外速度損失Δv約為A.15m/sB.30m/sC.45m/sD.60m/s答案：B解析：重力損失Δv=g·t·(1–1/σ)=1.62×12×0.8≈30m/s。21.（多選）下列措施可有效降低上面級(jí)液氫貯箱蒸發(fā)損失A.采用多層絕熱B.增加排氣口He加壓C.設(shè)置冷氦吹除D.采用共底結(jié)構(gòu)答案：ACD解析：B增加對(duì)流換熱，反而升高蒸發(fā)。22.（多選）關(guān)于“空間拖船”采用太陽(yáng)帆推進(jìn)，下列說法正確A.光壓加速度與帆面法向夾角余弦平方成正比B.在1AU處，太陽(yáng)帆最大理論加速度可達(dá)10mm/s2C.采用傾斜帆面可改變軌道能量與角動(dòng)量D.太陽(yáng)帆在低地球軌道陰影區(qū)無(wú)法工作答案：ACD解析：B極限a=2P/(σc)，σ=5g/m2時(shí)a≈1.3mm/s2。23.（多選）“阿爾忒彌斯”計(jì)劃中，Gateway空間站采用近直線暈軌道（NRHO），其特點(diǎn)包括A.周期約7天B.傾角接近月球極軌道C.維持Δv<10m/s/年D.可對(duì)月面任意點(diǎn)可見答案：AC解析：NRHO傾角約90°，但非嚴(yán)格極軌，且對(duì)極區(qū)可見時(shí)間受限。24.（多選）關(guān)于火星大氣制動(dòng)（aerobraking）優(yōu)化，下列參數(shù)對(duì)降低總?cè)蝿?wù)Δv貢獻(xiàn)顯著A.升阻比B.彈道系數(shù)C.大氣模型不確定度D.近心點(diǎn)高度控制精度答案：ABD解析：C為誤差源，非主動(dòng)貢獻(xiàn)。25.（多選）在GEO衛(wèi)星電推進(jìn)位保策略中，采用“雙切向脈沖+漂移”方式，可節(jié)省推進(jìn)劑的原因A.利用地球非球形J2項(xiàng)B.利用太陽(yáng)引力攝動(dòng)C.降低單次Δv幅值D.延長(zhǎng)機(jī)動(dòng)間隔答案：ACD解析：B對(duì)GEO傾角變化貢獻(xiàn)小。26.（多選）“張衡一號(hào)”電磁衛(wèi)星觀測(cè)到ULF波，可用于地震前兆研究，其頻段包括A.1–10HzB.10–100HzC.100–1000HzD.1–10kHz答案：AB解析：ULF通常<100Hz。27.（多選）關(guān)于空間核反應(yīng)堆（Kilopower）采用斯特林循環(huán)，下列說法正確A.熱效率>25%B.使用U235富集度<20%C.采用鈉熱管傳熱D.可月面自主運(yùn)行10年答案：ACD解析：B富集度>90%。28.（多選）“露西”小行星探測(cè)器采用地球引力輔助（EGA），其優(yōu)勢(shì)A.降低發(fā)射能量C3B.提高日心軌道傾角C.縮短飛行時(shí)間D.增加科學(xué)觀測(cè)窗口答案：ABD解析：EGA增加飛行時(shí)間。29.（多選）在月面3D打印建造著陸坪，采用月壤硫磺粘結(jié)劑，其優(yōu)點(diǎn)A.無(wú)需水B.抗壓強(qiáng)度>30MPaC.耐真空驟冷D.可微波加熱固化答案：ABC解析：硫磺需熱固化，微波效率低。30.（多選）關(guān)于“空間引力波探測(cè)”激光干涉，下列噪聲源在0.1mHz–1Hz頻段占主導(dǎo)A.輻射壓B.熱彈性C.磁滯D.讀數(shù)電子學(xué)答案：AB解析：C在更低頻，D在高頻。31.（填空）某遙感衛(wèi)星采用TDICCD推掃成像，像元尺寸8μm，軌道高度450km，相機(jī)焦距1.5m，則其地面采樣距離GSD=________m。答案：2.4解析：GSD=H·p/f=450000×8×10??/1.5=2.4m。32.（填空）“天琴一號(hào)”技術(shù)驗(yàn)證星采用靜電加速度計(jì)，其測(cè)量帶寬1Hz，噪聲水平3×10?1?m/s2/√Hz，則單軸一年內(nèi)積分位移噪聲為________nm。答案：5.3解析：σ_x=√(∫S_a/(2πf)2df)=√(3×10?1?×ln(f_max/f_min))/(2π)≈5.3nm。33.（填空）某型固體發(fā)動(dòng)機(jī)總沖12MN·s，燃燒時(shí)間120s，噴喉直徑0.3m，若平均室壓9MPa，則理論特征速度c≈________m/s。答案：1850解析：I_t=m_p·I_sp，m_p=I_t/(I_sp·g)，c=P_c·A_t·t/m_p=I_t·g/(P_c·A_t·t)·P_c·A_t·t/I_t·g=√(RT_c)/Γ，代入得1850。34.（填空）在木星軌道（5.2AU），太陽(yáng)帆需產(chǎn)生加速度0.1mm/s2，帆面質(zhì)量面密度需≤________g/m2。答案：25解析：a=2P/(σc)，P=1361/(5.2)2，解σ≈25g/m2。35.（填空）“嫦娥七號(hào)”飛躍探測(cè)器在月面100m高度懸停，采用激光雷達(dá)測(cè)距，采樣率20Hz，若要求相對(duì)速度0.5m/s時(shí)測(cè)距誤差<5cm，則激光雷達(dá)測(cè)距精度需≤________cm。答案：3解析：誤差傳播σ_h=σ_R·v/√(f_s)，解σ_R<0.05·√20/0.5≈0.03m。36.（填空）某深空網(wǎng)絡(luò)70m天線，X波段8.4GHz，系統(tǒng)噪聲溫度25K，則其理論G/T值=________dB/K。答案：67.5解析：G=10log(4πA_e/λ2)=78.2dB，G/T=78.2–10log10(25)=67.5。37.（填空）“神舟”飛船返回艙以9°攻角再入，配平升阻比0.3，若再入速度7.8km/s，則最大橫向機(jī)動(dòng)能力約________km。答案：65解析：Δx≈(L/D)·h·ln(v_i/v_f)，取h=70km，得≈65km。38.（填空）在LEO星座中，采用星間鏈路激光終端，瞄準(zhǔn)誤差θ=10μrad，鏈路距離2000km，則指向損失約________dB。答案：3.7解析：L=–12(θ/θ_div)2，θ_div=λ/D=1μrad，得3.7dB。39.（填空）“天問四”木星探測(cè)器采用核電源+離子推進(jìn)，比沖4500s，推力250mN，干重1500kg，則其最大日心速度增量能力約________km/s。答案：28解析：Δv=I_sp·g·ln(1+m_p/m_d)，m_p由運(yùn)載能力定，C3=80km2/s2，得Δv≈28km/s。40.（填空）月面真空下，3D打印建造穹頂，半徑20m，壁厚0.3m，月壤密度1.8g/cm3，則自重引起的底部壓應(yīng)力約________kPa。答案：10.6解析：σ=ρgh=1800×1.62×0.3≈10.6kPa。41.（計(jì)算）某型可重復(fù)使用火箭一子級(jí)返回采用“減速翻轉(zhuǎn)再入著陸”模式。已知：分離高度70km，速度2.2km/s，彈道角45°；采用三臺(tái)中心發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)海平面推力700kN，比沖285s；返回需抵消約1.6km/s速度增量；結(jié)構(gòu)干重25t，推進(jìn)劑剩余15t。求：若再入最大動(dòng)壓點(diǎn)（MaxQ）限制60kPa，則火箭需在多低高度開始再入點(diǎn)火減速？（假定瞬時(shí)點(diǎn)火、恒定迎角180°、氣動(dòng)系數(shù)C_d=1.0，參考面積A=120m2，大氣密度按USSA1976）。答案：約16.8km解析：1)設(shè)開始點(diǎn)火高度h，此時(shí)速度v，需滿足?ρv2≤60kPa；2)能量守恒：?mv2=mgΔh–∫Ddh，D=?ρv2C_dA；3)迭代數(shù)值積分，從70km無(wú)動(dòng)力下滑，得在16.8km處v≈310m/s，動(dòng)壓≈60kPa；4)此時(shí)點(diǎn)火，推力2100kN，加速度a=T/m–g≈5.2m/s2，減速至0需Δv=310m/s，耗時(shí)≈60s，下降高度≈9km，滿足垂直著陸窗口。42.（計(jì)算）“天和”核心艙太陽(yáng)翼在軌展開鎖定后，出現(xiàn)熱顫振，基頻0.8Hz。若采用顆粒阻尼器，目標(biāo)阻尼比從0.5%提高到3%，顆粒質(zhì)量比需多少？（按碰撞阻尼理論，等效阻尼比ζ∝√(μ)·(e/(1–e))，其中e=0.6，μ為質(zhì)量比）。答案：μ≈0.018解析：ζ2/ζ1=√(μ2/μ1)，設(shè)μ1→0，得μ=(ζ2/ζ1)2·(1–e)2/e2≈0.018，即1.8%。43.（計(jì)算）火星采樣返回軌道：地球火星轉(zhuǎn)移C3=15km2/s2，火星捕獲Δv=1.9km/s，采用太陽(yáng)能電推進(jìn)，功率15kW，比沖3000s，效率65%，初始質(zhì)量4000kg，結(jié)構(gòu)比15%。求：有效載荷質(zhì)量？答案：約610kg解析：1)可用功率P=15kW，推力T=2Pη/(I_spg)=2×15000×0.65/(3000×9.81)=0.66N；2)總Δv需求=√(15)+1.9=5.8km/s；3)推進(jìn)劑質(zhì)量m_p=m0(1–e^(–Δv/(I_spg)))=4000×0.82=3280kg；4)干重=m0–m_p=720kg，結(jié)構(gòu)=0.15×4000=600kg，有效載荷=120kg；5)采用分段拋艙，結(jié)構(gòu)比降至12%，迭代得610kg。44.（計(jì)算）“鵲橋二號(hào)”中繼星在地月L2暈軌道，需維持軌道，若采用離子推力器，平均擾動(dòng)加速度5×10??m/s2，軌道保持窗±5km，求年速度增量及氙氣消耗（I_sp=3800s，系統(tǒng)質(zhì)量800kg）。答案：Δv=15.8m/s，m_Xe=0.34kg解析：Δv=a·t=5×10??×3.15×10?=15.8m/s；m=Δv·m/(I_sp·g)=15.8×800/(3800×9.81)=0.34kg。45.（計(jì)算）某遙感小衛(wèi)星采用合成孔徑雷達(dá)（SAR），中心波段9.6GHz，帶寬600MHz，軌道高度600km，要求方位向分辨1m，則合成孔徑時(shí)間需多少？若衛(wèi)星速度7.6km/s，天線方位向長(zhǎng)度應(yīng)≤多少？答案：T=0.13s，L≤1.0m解析：方位分辨ρ_a=D/2，需D≤2m；合成時(shí)間T=λR/(2vρ_a)=0.031×600000/(2×7600×1)=0.13s；天線長(zhǎng)度L=v·T=1.0m。46.（綜合設(shè)計(jì)）“晨曦”小行星采礦探測(cè)器目標(biāo)：近地小行星（NEA）2016HO3，2026年發(fā)射，任務(wù)周期4年，需完成：1)交會(huì)并伴飛1年；2)采集樣品100kg；3)返回地球再入速度≤12km/s；4)最大發(fā)射質(zhì)量≤2500kg（C3≤8km2/s2）。請(qǐng)給出：a)優(yōu)選推進(jìn)方式及比沖；b)地球小行星地球往返Δv預(yù)算；c)推進(jìn)劑質(zhì)量與干重分配；d)再入艙熱防護(hù)選型與厚度估算。答案：a)太陽(yáng)能電推進(jìn)，I_sp=4000s，功率20kW，氙氣；b)總Δv=5.2km/s（去2.8km/s，回2.4km/s）；c)推進(jìn)劑1100kg，干重900kg，其中返回艙150kg，采樣器50kg，電推進(jìn)系統(tǒng)200kg，結(jié)構(gòu)500kg；d)選用PICA3，再入熱流1200W/cm2，厚度35mm，質(zhì)量面密度≈15kg/m2，總熱盾質(zhì)量≈45kg。47.（綜合設(shè)計(jì)）“天宮”擴(kuò)展艙段擬在軌組裝百米級(jí)射電望遠(yuǎn)鏡，采用10單元模塊，每單元口徑10m，基線最大900m，工作頻率1–10GHz。請(qǐng)給出：a)軌道選擇（LEO/GEO/HEO）比較；b)姿態(tài)保持與振動(dòng)控制方案；c)星間同步與相干采樣技術(shù)；d)數(shù)據(jù)下行鏈路預(yù)算（假設(shè)Ka波段，每單元數(shù)據(jù)率20Gbps）。答案：a)選高橢圓凍結(jié)軌道（HEO，apogee50000km），避免地球遮擋，背景噪聲低；b)采用磁流體（MHD）阻尼+電動(dòng)力纜繩，抑制0.01–1Hz振動(dòng)，姿態(tài)穩(wěn)定度0.1″；c)采用光纖鏈路分發(fā)氫鐘信號(hào)，相位參考由雙向激光鏈路，同步精度1ps；d)采用光通信中繼至GEO數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，總數(shù)據(jù)200Gbps，采用PPM調(diào)制，鏈路margin3dB，需2m望遠(yuǎn)鏡，功率20W。48.（綜合設(shè)計(jì)）未來(lái)十年，我國(guó)擬建設(shè)“地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)”，需從LEO至GEO再至月球空間的大規(guī)模貨物運(yùn)輸系統(tǒng)。提出一種“軌道擺渡+空間加油”架構(gòu)，要求：年運(yùn)輸能力≥1000t；單次運(yùn)輸成本≤2000$/kg；系統(tǒng)對(duì)地依賴度<30%。請(qǐng)給出：a