2025年航空航天科普知識競賽試題+解析一、單項選擇題（每題2分，共40分）1.2024年11月，我國首顆太陽探測科學技術試驗衛(wèi)星“羲和號”完成了第1000軌觀測任務，其軌道類型屬于A.地球靜止軌道B.太陽同步軌道C.閃電軌道D.地球逃逸軌道【答案】B【解析】“羲和號”運行于高度約517km、傾角98.28°的太陽同步軌道，可保證全年穩(wěn)定光照條件，有利于對太陽進行連續(xù)高分辨率成像。2.2025年3月，SpaceX星艦IFT7試飛中首次驗證了在軌推進劑轉移技術，其轉移的推進劑為A.液氫/液氧B.液氧/煤油C.液氧/液態(tài)甲烷D.四氧化二氮/偏二甲肼【答案】C【解析】星艦采用全流量分級燃燒液氧甲烷發(fā)動機“猛禽”，在軌轉移試驗旨在為未來火星任務補給燃料。3.我國“嫦娥6號”任務計劃2025年5月發(fā)射，其采樣返回區(qū)域位于月球A.風暴洋北部B.南極—艾特肯盆地C.雨海東部D.靜海西南部【答案】B【解析】南極—艾特肯盆地是月球最古老、最深的撞擊坑，采集的樣品將填補月球深部物質(zhì)研究空白。4.2025年國際空間站退役前最后一次艙外維修中，宇航員更換的太陽能電池陣列材料為A.硅基剛性板B.砷化鎵柔性薄膜C.鈣鈦礦疊層D.碲化鎘玻璃基【答案】B【解析】ISS晚期采用柔性砷化鎵薄膜陣列，質(zhì)量輕、折疊體積小，比功率提升至>200W/kg。5.在火星大氣進入過程中，下列哪項技術可有效降低最大熱流密度A.剛性球錐防熱大底B.可展開式充氣減速器C.反向噴射發(fā)動機D.磁流體動力學減速【答案】B【解析】LOFTID等充氣式減速器可增大阻力面積，降低峰值熱流與過載，提升著陸質(zhì)量上限。6.2025年首飛的我國新一代重復使用運載器“騰云工程”驗證機，其一級動力組合為A.液氧煤油火箭+超燃沖壓B.液氫液氧火箭+渦輪基沖壓C.旋轉爆震火箭+斜爆震沖壓D.固體火箭+液氧甲烷火箭【答案】A【解析】“騰云”采用火箭基組合循環(huán)（RBCC）方案，起飛段使用液氧煤油火箭，Ma>6后切換超燃沖壓。7.關于地球靜止軌道衛(wèi)星的日食，下列說法正確的是A.每年僅出現(xiàn)一次，持續(xù)6小時B.日食季前后衛(wèi)星需關閉全部載荷C.地影最長持續(xù)72分鐘D.地影發(fā)生在春分和秋分前后各23天【答案】D【解析】GEO衛(wèi)星在春分、秋分前后地球陰影與軌道平面重合，形成“日食季”，每季約23天，最長地影70分鐘。8.2025年歐空局“赫拉”任務將飛越小行星雙星系統(tǒng)Didymos，其科學目標不包括A.測定撞擊后動量轉移因子B.測繪雙星系統(tǒng)質(zhì)量分布C.采集小行星樣品返回地球D.驗證行星防御關鍵技術【答案】C【解析】“赫拉”為DART后續(xù)觀測任務，不采樣，僅高精度測量撞擊坑及軌道變化。9.在航空發(fā)動機中，用于降低NOx排放的TAPS燃燒室核心技術是A.富油燃燒—快速淬熄—貧油燃燒B.催化燃燒C.濕壓縮D.可變幾何渦輪【答案】A【解析】TAPS（TwinAnnularPremixingSwirler）通過分級預混貧油燃燒，降低峰值溫度，抑制熱力型NOx生成。10.2025年我國“昊龍”貨運航天飛機首次驗證水平返回，其再入最大過載約為A.1.5gB.2.5gC.4.5gD.7.0g【答案】B【解析】“昊龍”采用高升阻比翼身組合體，再入峰值過載控制在2.5g以內(nèi)，顯著低于返回艙的4~5g。11.關于超音速客機“爆震音爆”，下列措施不能有效削弱其強度的是A.機身長細比增大B.機頭弱激波針C.發(fā)動機后置上吸布局D.提高飛行高度至40km【答案】D【解析】40km已屬臨近空間，空氣稀薄，無法提供足夠升力，且音爆強度隨高度增加自然衰減，但“提高高度”并非主動削弱技術。12.2025年NASA“蜻蜓號”探測器將登陸土衛(wèi)六，其飛行方式采用A.固定翼滑翔B.共軸旋翼C.四軸多旋翼D.彈跳式【答案】B【解析】土衛(wèi)六大氣密度約為地球1.5倍，重力僅0.14g，共軸旋翼效率高，可攜帶全套科學載荷。13.在衛(wèi)星導航三頻載波相位組合中，能有效消除電離層一階項的組合系數(shù)需滿足A.α+β+γ=0B.αf1+βf2+γf3=0C.α/f1+β/f2+γ/f3=0D.αf12+βf22+γf32=0【答案】B【解析】電離層延遲與頻率平方成反比，三頻線性組合消除一階電離層需滿足αf1+βf2+γf3=0。14.2025年我國“天問三號”火星采樣返回任務中，上升器與軌道器對接采用A.桿錐式B.周邊式C.弱撞擊式D.機械臂捕獲式【答案】C【解析】火星軌道無人對接采用弱撞擊+激光雷達引導，降低燃料消耗，提高對接容差。15.關于復合材料機翼的“鹽霧老化”試驗，下列說法錯誤的是A.試驗溫度通?？刂圃?5±2℃B.5%NaCl溶液pH值6.5~7.2C.試驗周期為1000小時D.僅考核表面涂層附著力【答案】D【解析】鹽霧試驗不僅考核涂層，還需評估層間剪切、彎曲強度等力學性能退化。16.2025年首飛的“云雀”高空長航時無人機采用氫燃料電池，其液氫儲罐絕熱方式為A.真空粉末B.多層絕熱+高真空C.泡沫玻璃D.氣凝膠填充【答案】B【解析】航空液氫儲罐要求質(zhì)量輕、熱漏小，采用MLI+高真空方案，蒸發(fā)率<1%/天。17.在火箭回收“著陸腿”緩沖材料中，下列哪種屬于可重復使用金屬蜂窩A.鋁蜂窩B.鎳基高溫合金蜂窩C.不銹鋼蜂窩D.鈦合金蜂窩【答案】D【解析】鈦合金蜂窩比強度高、耐海洋大氣腐蝕，經(jīng)10次以上壓縮循環(huán)仍保持80%能量吸收能力。18.2025年國際民航組織（ICAO）開始實施的CORSIA碳抵消基準年為A.2019B.2020C.2021D.2022【答案】A【解析】CORSIA以2019年國際航線CO?排放量為基準，要求2027年起抵消增量部分。19.關于“量子雷達”探測隱身目標，下列說法正確的是A.利用糾纏光子對可完全消除背景噪聲B.需工作在極低溫度下C.可突破傳統(tǒng)雷達的瑞利極限D.已實現(xiàn)500km外實戰(zhàn)探測【答案】C【解析】量子照明雷達利用糾纏增益，可在低信噪比下突破經(jīng)典靈敏度極限，但目前作用距離僅公里級。20.2025年我國“太極三號”引力波探測衛(wèi)星編隊臂長為A.1×10?kmB.1×10?kmC.3×10?kmD.1×10?km【答案】C【解析】“太極三號”采用日心軌道，三顆衛(wèi)星臂長約30萬公里，與LISA相同量級。二、多項選擇題（每題3分，共30分；每題至少有兩個正確答案，多選少選均不得分）21.下列哪些因素會導致地球靜止衛(wèi)星軌道傾角自然增大A.地球非球形J2項攝動B.月球引力攝動C.太陽輻射壓D.太陽引力攝動【答案】B、D【解析】日月引力對GEO產(chǎn)生長期傾角攝動，約0.75°/年，需定期南北位保。22.2025年NASA“阿爾忒彌斯4”任務中，月球門戶（Gateway）空間站將部署的艙段包括A.國際居住艙（IHAB）B.歐洲補給艙（ESM）C.加拿大機械臂（Canadarm3）D.俄羅斯節(jié)點艙（UM）【答案】A、C【解析】Artemis4攜帶IHAB與機械臂，ESM為服務艙非獨立艙段，俄羅斯節(jié)點艙推遲至Artemis5。23.關于超音速燃燒沖壓發(fā)動機，下列說法正確的是A.燃燒室入口馬赫數(shù)>5B.氣流在燃燒室滯留時間<1msC.采用支板火焰穩(wěn)定器D.燃料噴射需與氣流反向【答案】B、C【解析】超聲速燃燒核心為毫秒級滯留，支板可產(chǎn)生斜激波與回流區(qū)；噴射多為順流或橫向，非反向。24.2025年我國“彩虹7”太陽能無人機在平流層飛行時，需重點考慮的環(huán)境因素有A.臭氧濃度B.紫外線輻照C.低溫脆化D.大氣密度波動【答案】B、C、D【解析】平流層臭氧濃度低，紫外線強烈；夜間溫度可至80℃，需防脆化；密度波動影響升力。25.下列哪些技術可用于降低直升機旋翼噪聲A.后掠槳尖B.主動后緣襟翼C.高階諧波控制（HHC）D.增大槳盤載荷【答案】A、B、C【解析】后掠、主動襟翼、HHC均可減弱槳渦干擾噪聲；增大槳盤載荷會提高噪聲。26.2025年歐空局“太空騎士”（SpaceRider）再入返回特點包括A.升力體布局B.傘降著陸C.滑翔水平著陸D.可重復使用5次【答案】A、C、D【解析】SpaceRider采用升力體+滑翔著陸，著陸gear為滑橇，可重復使用5次，無傘降。27.關于衛(wèi)星星座“星際鏈路”激光通信，下列說法正確的是A.采用1550nm波段B.捕獲跟蹤瞄準（ATP）精度需<10μradC.可抵御>30dB云層衰減D.鏈路預算需考慮多普勒頻移【答案】A、B、D【解析】1550nm人眼安全、光纖器件成熟；ATP精度μrad級；云層導致鏈路中斷，不抵御；高速相對運動產(chǎn)生多普勒。28.2025年我國“載人月面著陸器”下降級推進劑組合可選A.液氧/液氫B.液氧/煤油C.液氧/甲烷D.四氧化二氮/偏二甲肼【答案】A、B、C【解析】月面著陸器要求可重復啟動、高比沖，液氧搭配氫/煤油/甲烷均為候選，毒發(fā)已淘汰。29.下列哪些屬于“綠色航空”技術路線A.電推進邊界層抽吸B.氫燃料渦輪發(fā)動機C.可持續(xù)航空燃料（SAF）D.開式轉子發(fā)動機【答案】A、B、C、D【解析】四項均為ICAO認可的減排技術，開式轉子可降低10~15%油耗。30.2025年NASA“X66”驗證機采用的桁架支撐翼（TTBW）優(yōu)勢包括A.減小誘導阻力B.降低結構重量C.提高顫振速度D.減小地面滑跑距離【答案】A、B、C【解析】TTBW通過大展弦比減阻，桁架卸載翼根彎矩，減重并提高顫振速度；對滑跑距離影響小。三、判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯誤打“×”）31.2025年首飛的“空天飛機”若采用碳/碳復合材料前緣，可承受1800℃駐點溫度?！敬鸢浮俊獭窘馕觥刻?碳在惰性環(huán)境下可耐3000℃，再入段表面氧化環(huán)境下1800℃可行。32.地球靜止軌道衛(wèi)星的星下點軌跡在地圖上呈“8”字形，是因為軌道傾角不為零?！敬鸢浮俊獭窘馕觥績A角≠0時衛(wèi)星南北擺動，結合地球自轉形成“8”字。33.火星大氣中CO?占比超過95%，因此可直接作為沖壓發(fā)動機氧化劑?！敬鸢浮俊痢窘馕觥炕鹦谴髿庀”?，動壓不足，無法支撐沖壓燃燒；需攜帶氧化劑。34.2025年國際首個“太空酒店”采用充氣式模塊，其多層材料包含Vectran纖維?！敬鸢浮俊獭窘馕觥砍錃馀摎んw采用Vectran+Nextel+聚氨酯泡沫，抗微流星體與輻射。35.在航空渦輪發(fā)動機中，提高渦輪前溫度可線性提升推重比，無需考慮冷卻技術?！敬鸢浮俊痢窘馕觥繙囟忍嵘懿牧蠘O限限制，需單晶葉片、氣膜冷卻、熱障涂層等綜合技術。36.2025年我國“銀河”高超聲速民航班機采用“乘波體”布局，其升阻比可達8~10?！敬鸢浮俊獭窘馕觥砍瞬w利用激波附體，Ma=6時L/D>8，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)錐體。37.衛(wèi)星導航三頻校正可完全消除電離層二階項誤差。【答案】×【解析】三頻僅消除一階項，二階項與地磁場相關，需模型修正。38.2025年NASA“蜻蜓號”探測器在土衛(wèi)六飛行時，旋翼尖端速度可低于地球直升機。【答案】√【解析】土衛(wèi)六大氣密度高、重力低，相同升力下轉速低，Tipspeed≈60m/s，低于地球200m/s。39.2025年歐空局“太空騎士”再入最大過載可達6g?！敬鸢浮俊痢窘馕觥可w再入過載<2.5g，保障實驗載荷安全。40.2025年國際民航組織（ICAO）規(guī)定，所有航空器必須配備自動相關監(jiān)視—廣播（ADSB）Out?！敬鸢浮俊獭窘馕觥?020年起已強制，2025年覆蓋全球大部分空域。四、填空題（每空2分，共20分）41.2025年我國“天問三號”火星采樣返回任務，上升器與軌道器在火星軌道對接速度增量約為________m/s?！敬鸢浮?50【解析】火星軌道交會需約450m/s用于相位調(diào)整與圓化。42.2025年NASA“X66”驗證機桁架支撐翼展弦比達到________，創(chuàng)民航歷史之最。【答案】24【解析】TTBW展弦比24，較波音787提升約70%。43.2025年SpaceX星艦在軌推進劑轉移試驗中，液氧與液態(tài)甲烷質(zhì)量流量比約為________?！敬鸢浮?.6【解析】猛禽發(fā)動機混合比3.6，轉移過程保持相同比例。44.2025年我國“太極三號”引力波探測衛(wèi)星，激光干涉測距精度達到________pm/√Hz?！敬鸢浮?0【解析】目標位移噪聲<10pm/√Hz，滿足10??重力波應變靈敏度。45.2025年歐空局“太空騎士”再入返回，機身表面最高溫度約為________℃?！敬鸢浮?850【解析】升力體再入峰值熱流約1.2MW/m2，對應溫度1850℃。46.2025年國際空間站退役前，最后一次艙外維修中，宇航員更換的砷化鎵太陽能電池轉換效率達到________%?！敬鸢浮?2【解析】第三代三結砷化鎵，實驗室記錄33%，工程化32%。47.2025年我國“彩虹7”太陽能無人機，翼展達到________m，創(chuàng)平流層無人機紀錄?！敬鸢浮?2【解析】為降低誘導阻力，翼展62m，展弦比>30。48.2025年NASA“蜻蜓號”探測器在土衛(wèi)六表面最大飛行高度約為________km。【答案】4【解析】任務設計最大爬升4km，巡視沙丘與撞擊坑。49.2025年我國“昊龍”航天飛機水平返回著陸速度約為________km/h?！敬鸢浮?10【解析】高升阻比滑翔，進場速度170kt，≈310km/h。50.2025年國際民航組織（ICAO）CORSIA碳抵消價格上限為________美元/噸CO?。【答案】50【解析】2025年價格上限50美元，防止市場過度波動。五、簡答題（每題10分，共30分）51.簡述2025年我國“嫦娥6號”月球背面采樣返回任務中，中繼通信衛(wèi)星“鵲橋二號”相較于“鵲橋”的三項技術升級，并說明其科學意義?！敬鸢浮浚?）軌道升級：由地月L2暈軌道改為環(huán)月大橢圓極軌，星下點覆蓋南極—艾特肯盆地，通信時延降低至0.3s，支持實時遙測。（2）載荷升級：新增毫米波高速數(shù)傳鏈路，碼速率提升至1Gbps，滿足月面上升器高清視頻回傳；搭載極紫外相機，監(jiān)測地球等離子層。（3）壽命升級：采用高比沖氙離子推進，燃料節(jié)省40%，設計壽命8年，為后續(xù)“嫦娥7、8”及國際月球科研站提供長期中繼?？茖W意義：實現(xiàn)月球背面高速數(shù)據(jù)實時回傳，提升采樣任務可靠性；極紫外成像可研究地球空間天氣對月面探測器的影響，填補國際空白。52.2025年SpaceX星艦IFT7首次完成在軌推進劑轉移，請分析液氧甲烷在微重力環(huán)境下穩(wěn)定傳輸?shù)年P鍵技術難點及解決方案?！敬鸢浮侩y點1：氣液界面失重混雜，易形成氣泡導致泵cavitation。方案：采用“坦克內(nèi)隔板+旋轉蓄液器”產(chǎn)生人工重力，將液相聚集于出口；轉移前啟動“推進管理裝置”（PMD）篩網(wǎng)，利用表面張力蓄液。難點2：低溫推進劑蒸發(fā)損失，微重力下自然對流消失，壓力控制困難。方案：設置“自增壓”系統(tǒng)，利用甲烷蒸發(fā)氣經(jīng)換熱器冷卻后回流，維持儲罐壓力；采用“噴射冷卻”降低液溫，減少蒸發(fā)。難點3：兩艘星艦相對姿態(tài)漂移，管路對接密封失效。方案：使用“弱撞擊對接環(huán)”+激光雷達引導，允許±10cm誤差；波紋管補償軸向位移，雙重金屬密封圈保證真空絕熱。難點4：轉移過程熱量侵入導致液氧甲烷溫度分層，影響發(fā)動機啟動。方案：設置“再循環(huán)攪拌泵”，每10分鐘循環(huán)一次，消除溫差；轉移結束后進行“排放再入”試驗，驗證剩余推進劑安全處理。53.2025年歐空局“太空騎士”首次任務將攜帶“微重力燃燒實驗柜”，請說明在升力體再入過載<2.5g條件下，如何保證柜內(nèi)火焰實驗數(shù)據(jù)完整回收?！敬鸢浮浚?）實驗柜結構：采用“雙殼體”設計，外殼為鋁合金桁架+防熱瓦，內(nèi)殼為鈦合金密封艙，中間填充氣凝膠隔熱，再入過程內(nèi)殼溫升<30℃。（2）緩沖系統(tǒng)：柜體與航天器骨架間布置8個形狀記憶合金（SMA）減震器，可吸收>90%振動能量，實驗載荷峰值加速度<3g。（3）數(shù)據(jù)存儲：使用三層備份——高速SSD+抗輻射MRAM+光纖記錄器，再入黑障前通過“星際鏈路”激光實時下傳，地面同步鏡像。（4）供電保障：柜內(nèi)獨立鋰電池組+超級電容，支持實驗持續(xù)至著陸后2小時；電池組置于真空隔艙，防止低壓膨脹。（5）回收流程：水平著陸后，地面人員30分鐘內(nèi)開啟艙門，取出實驗抽屜，全程冷鏈運輸至實驗室，確保燃燒產(chǎn)物不降解，實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整回收。六、綜合論述題（20分）54.2025年被國際航天界稱為“火星采樣返回元年”。請結合我國“天問三號”、NASA“樣本返回著陸器”（SRL）及ESA“地球返回軌道器”（ERO）三方任務，比較三種火星上升器方案的動力系統(tǒng)、起飛質(zhì)量、對接方式及科學價值，并展望2030年后人類火星探測的技術趨勢。【答案】（1）動力系統(tǒng)天問三號：采用液氧/液氫上面級發(fā)動機，真空比沖450s，推力25kN，可多次啟動，適應火星沙塵環(huán)境；液氧采用火星大氣CO?電解制取技術驗證，氫由地球攜帶。SRL：使用固體火箭發(fā)動機“Star64”，比沖290s，推力40kN，一次性使用，結構簡單，可靠性高，但無法推力調(diào)節(jié)。ERO：采用液氧/甲烷發(fā)動機“Berta”，比沖360s，推力15kN，可三次啟動，甲烷由地球攜帶，液氧由火星大氣制取。（2）起飛質(zhì)量天問三號：上升器總質(zhì)量約55