2025年航天知識(shí)競賽決賽題以及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)）1.2024年12月，中國空間站組合體首次完成“三艙三船”構(gòu)型，其中“三船”不包括下列哪一艘？（）A.天舟七號(hào)B.神舟十八號(hào)C.天舟八號(hào)D.巡天光學(xué)艙答案：D解析：巡天光學(xué)艙為獨(dú)立飛行光學(xué)設(shè)施，不屬于運(yùn)輸飛船。2.在地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）發(fā)射中，下列哪一項(xiàng)不是決定上面級(jí)二次點(diǎn)火窗口的核心參數(shù)？（）A.近地點(diǎn)幅角B.軌道傾角C.航天器干重D.升交點(diǎn)經(jīng)度答案：C解析：干重影響總Δv需求，但不直接決定點(diǎn)火時(shí)刻。3.2025年3月，美國“阿爾忒彌斯Ⅳ”任務(wù)計(jì)劃把月面著陸器送入NRHO，其近月點(diǎn)高度約為（）A.1500kmB.3000kmC.7000kmD.70km答案：A解析：NRHO（NearRectilinearHaloOrbit）近月點(diǎn)約1500km，遠(yuǎn)月點(diǎn)約70000km。4.采用“閉式膨脹循環(huán)”的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與“開式燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)”相比，顯著優(yōu)勢是（）A.比沖提高2%—4%B.結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低10%C.渦輪入口溫度降低200℃D.推重比提高15%答案：A解析：閉式膨脹循環(huán)把全部推進(jìn)劑注入燃燒室，比沖略高。5.2025年1月，歐洲“赫拉”探測器飛掠小行星Dimorphos，其主要科學(xué)目標(biāo)是測定（）A.小行星質(zhì)量變化DART撞擊后軌道偏移量C.雙星系統(tǒng)形成年齡D.表面水冰豐度答案：B解析：赫拉為DART后續(xù)任務(wù)，重點(diǎn)精確測量動(dòng)能撞擊偏轉(zhuǎn)效果。6.在衛(wèi)星導(dǎo)航三頻載波相位組合中，能有效消除電離層一階項(xiàng)并抑制二階項(xiàng)的組合系數(shù)比為（）A.(1,0,1)B.(1,6,5)C.(0,1,1)D.(4,3,0)答案：B解析：(1,6,5)對(duì)應(yīng)B1/B2/B3三頻無電離層超寬巷。7.2025年中國“天問三號(hào)”火星采樣返回任務(wù)，著陸區(qū)首選在烏托邦平原東部，其緯度范圍約為（）A.5°N—15°NB.15°N—25°NC.25°N—35°ND.35°N—45°N答案：B解析：兼顧太陽能、大氣制動(dòng)及科學(xué)價(jià)值。8.在航天器再入熱防護(hù)系統(tǒng)中，下列材料中最高使用溫度最低的是（）A.碳碳復(fù)合材料B.陶瓷瓦LI900C.金屬蜂窩TPSD.酚醛樹脂燒蝕層答案：D解析：酚醛樹脂燒蝕層極限約1800℃，低于碳碳的2200℃。9.2024年12月，全球首次商業(yè)太空行走由“北極星黎明”任務(wù)完成，出艙高度約為（）A.300kmB.450kmC.550kmD.1400km答案：D解析：龍飛船遠(yuǎn)地點(diǎn)抬升至1400km，創(chuàng)造商業(yè)載人新紀(jì)錄。10.在月球科研站長期供電方案中，下列哪一項(xiàng)不屬于“月面核電源”關(guān)鍵技術(shù)？（）A.熱管輻射散熱器B.快中子反應(yīng)堆C.斯特林發(fā)電機(jī)D.月壤電解制氧答案：D解析：制氧屬原位資源利用，與核電源無關(guān)。11.2025年5月，中國成功發(fā)射“千帆”星座第4批衛(wèi)星，其軌道高度選擇1000km而非傳統(tǒng)550km的主要考慮是（）A.減少大氣阻尼B.避開星鏈殼層C.提高地面分辨率D.降低輻射帶通量答案：B解析：避開星鏈擁擠層，減少碰撞風(fēng)險(xiǎn)。12.在衛(wèi)星姿態(tài)確定中，采用星敏感器+陀螺聯(lián)合濾波，若星敏突然失效，EKF狀態(tài)向量最需緊急修正的是（）A.陀螺零偏B.四元數(shù)C.軌道六根數(shù)D.太陽翼角速度答案：B解析：姿態(tài)四元數(shù)失去觀測將迅速漂移。13.2025年國際空間站退役前最后一次艙外任務(wù)，將安裝由歐洲提供的“軌道碎片雷達(dá)”，其工作頻段為（）A.L波段B.S波段C.Ku波段D.W波段答案：C解析：Ku波段兼顧分辨率與功率，適合厘米級(jí)碎片。14.在火箭垂直回收制導(dǎo)中，采用“凸優(yōu)化+凸化松弛”方法，其松弛變量主要處理（）A.推力幅值非凸約束B.質(zhì)量連續(xù)方程C.氣動(dòng)阻力線性化D.地球自轉(zhuǎn)科氏力答案：A解析：推力幅值上下限造成非凸，通過松弛為凸集。15.2025年7月，中國“載人月球車”初樣車完成30km越野試驗(yàn)，其懸架采用“雙橫臂+主動(dòng)油氣彈簧”組合，主要解決月面（）A.低重力跳躍B.月塵粘附C.溫差300℃D.靜電懸浮答案：A解析：低重力易致車輛失重騰躍，主動(dòng)懸架抑制離地。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）16.下列關(guān)于“天和核心艙”機(jī)械臂的描述，正確的有（）A.末端重復(fù)定位精度優(yōu)于1mmB.具備“爬行”換站功能C.最大負(fù)載25tD.關(guān)節(jié)采用諧波減速器+力矩電機(jī)E.末端配置雙目立體視覺答案：B、C、D、E解析：A項(xiàng)指標(biāo)為0.5mm，非1mm。17.在火星EDL（進(jìn)入、下降、著陸）過程中，為降低著陸誤差，可采取的技術(shù)有（）A.地形相對(duì)導(dǎo)航B.推進(jìn)式懸停避障C.充氣式防減速罩D.超音速降落傘可控收口E.空中吊車SkyCrane答案：A、B、D、E解析：充氣式防減速罩尚未在火星成功驗(yàn)證。18.2025年，中國“長征十號(hào)”主發(fā)動(dòng)機(jī)YF100K與YF100相比，改進(jìn)包括（）A.燃燒室壓力提升至20MPaB.采用全流量分級(jí)燃燒C.推力調(diào)節(jié)范圍65%—105%D.使用3D打印噴注器E.渦輪泵軸承改為氣浮軸承答案：A、C、D解析：YF100K仍為燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)，非全流量；軸承為液浮。19.關(guān)于“木衛(wèi)二快帆”探測器，下列說法正確的有（）A.2024年10月發(fā)射B.采用引力輔助序列：地球地球火星木星C.科學(xué)載荷包括穿冰雷達(dá)D.太陽翼面積僅60m2E.預(yù)計(jì)2031年抵達(dá)木星系答案：A、C、E解析：序列為地球火星地球木星；太陽翼達(dá)約120m2。20.在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座中，采用“激光星間鏈路”帶來的優(yōu)勢有（）A.降低對(duì)地面站依賴B.減少頻譜協(xié)調(diào)難度C.提高極區(qū)覆蓋容量D.降低單星功耗E.實(shí)現(xiàn)全球QoS毫秒級(jí)抖動(dòng)答案：A、B、C、E解析：激光鏈路增加功耗，D錯(cuò)誤。21.下列屬于“月面原位建造”3D打印技術(shù)路線的是（）A.月壤燒結(jié)選區(qū)激光熔化B.硫磺混凝土粘結(jié)C.月壤聚合物擠出D.月壤聚乙烯混合注塑E.月壤氧化鎂氯氧鎂水泥答案：A、B、C、E解析：注塑需模具，不適于大尺度建造。22.2025年，中國“可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器”第3次飛行實(shí)現(xiàn)7天在軌，驗(yàn)證技術(shù)有（）A.水平著陸襟翼控制B.再入末端能量管理C.桁架式復(fù)合材料防熱層D.液氧甲烷軌控發(fā)動(dòng)機(jī)E.快速測發(fā)流程≤7天答案：B、C、D、E解析：該器為垂直起飛水平返回，無襟翼。23.在“引力波天文臺(tái)”空間任務(wù)中，激光干涉儀臂長選擇的關(guān)鍵約束包括（）A.衍射損耗B.航天器編隊(duì)Δv預(yù)算C.宇宙射線噪聲D.熱膨脹系數(shù)E.太陽光壓擾動(dòng)答案：A、B、D、E解析：宇宙射線主要影響時(shí)鐘，非臂長。24.2025年，中國“北河三”全球高通量衛(wèi)星采用V頻段，面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)有（）A.雨衰高達(dá)30dBB.地面終端相控陣功耗C.星上DC功率密度D.國際頻率協(xié)調(diào)E.電離層閃爍答案：A、B、C、D解析：電離層閃爍主要影響L波段。25.在“小行星防御”動(dòng)能撞擊任務(wù)設(shè)計(jì)中，需考慮的誤差源有（）A.小行星質(zhì)量分布B.太陽輻射壓C.撞擊器姿態(tài)章動(dòng)D.地球引力場J2項(xiàng)E.亞爾科夫斯基效應(yīng)答案：A、B、C、E解析：J2項(xiàng)對(duì)深空軌道影響可忽略。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）26.2025年，中國“風(fēng)云五號(hào)”衛(wèi)星首次采用石墨烯相變熱控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)±0.1℃溫控精度。（）答案：√解析：石墨烯高導(dǎo)熱+相變材料已在軌驗(yàn)證。27.在月球背面開展射電天文觀測，100kHz頻率以下可完全屏蔽地球電磁干擾。（）答案：×解析：月面等離子體截止頻率約5MHz，100kHz仍受月球等離子層影響。28.火箭回收“格柵舵”在跨音速段受力最大，舵面鉸鏈力矩與動(dòng)壓成正比。（）答案：√解析：動(dòng)壓峰值出現(xiàn)在跨音速。29.2025年，國際小行星預(yù)警網(wǎng)絡(luò)將“貝努”列為第二級(jí)威脅，因其2182年撞擊概率升至1/1800。（）答案：√解析：NASA2023更新軌道模型結(jié)果。30.在GEO軌道，采用電推進(jìn)位保，每年需Δv約50m/s。（）答案：×解析：GEO位保僅約2—5m/s/年。31.中國“空間太陽能電站”先導(dǎo)試驗(yàn)中，微波傳輸頻率選為2.45GHz，主要考慮大氣吸收谷。（）答案：√解析：2.45GHz位于大氣弱吸收窗。32.2025年，SpaceX“星艦”完成首次在軌加注演示，加注量達(dá)120t液氧甲烷。（）答案：√解析：2025年3月演示，持續(xù)3h，加注120t。33.在火星表面，利用CO2制備甲烷燃料，薩巴蒂爾反應(yīng)器最佳工作溫度為800℃。（）答案：×解析：最佳為250—400℃，800℃催化劑失活。34.2025年，中國“鴻雁”星座采用“軌道邊緣計(jì)算”架構(gòu)，可將星上處理時(shí)延降至10ms以內(nèi)。（）答案：√解析：邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署于星間激光路由。35.在太陽同步軌道，降交點(diǎn)地方時(shí)06:00的衛(wèi)星，其星下點(diǎn)地方時(shí)與升段相同。（）答案：×解析：降交點(diǎn)地方時(shí)+升交點(diǎn)地方時(shí)=24h，06:00對(duì)應(yīng)18:00。四、填空題（每空2分，共20分）36.2025年，中國“長征六號(hào)X”可重復(fù)使用驗(yàn)證機(jī)，一級(jí)安裝______臺(tái)YF115發(fā)動(dòng)機(jī)，海平面推力為______kN。答案：7；686解析：單臺(tái)YF115海平面98kN，7臺(tái)并聯(lián)。37.在“天問三號(hào)”火星采樣返回任務(wù)中，上升器從火星表面起飛，理論最小Δv約為______km/s，考慮損失后實(shí)際需______km/s。答案：4.1；5.2解析：火星逃逸3.6km/s+1km/s重力損耗+氣動(dòng)損耗。38.2025年，中國“巡天”光學(xué)艙主鏡口徑為______m，采用______材料制造，面密度降至45kg/m2。答案：2；碳化硅解析：碳化硅輕量化鏡坯。39.在衛(wèi)星導(dǎo)航三頻載波相位模糊度固定中，超寬巷組合B1CB2b的波長為______m，其整周模糊度可通過______算法單歷元固定。答案：3.26；LAMBDA解析：λ=c/(f1f2)=3.26m。40.2025年，中國“空間站擴(kuò)展艙A”采用______桁架結(jié)構(gòu)，艙外設(shè)置______對(duì)iSAFER機(jī)械臂接口，實(shí)現(xiàn)艙外設(shè)備自動(dòng)更換。答案：可展開；2解析：iSAFER為歐空局標(biāo)準(zhǔn)接口。五、簡答題（每題10分，共30分）41.簡述“月面科研站”長期生命保障系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)90%閉合度的技術(shù)路線，并給出兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。答案：技術(shù)路線：①月壤水資源開采電解制氧，供呼吸與推進(jìn)劑；②生物再生式生命保障系統(tǒng)（BLSS）種植小麥、生菜、螺旋藻，實(shí)現(xiàn)食物循環(huán)；③CO2通過薩巴蒂爾反應(yīng)生成甲烷與水，水再電解；④尿液與冷凝水多級(jí)膜分離+催化氧化，回用率≥95%；⑤固廢低溫?zé)峤庵粕锾浚糜谥参锘|(zhì)。關(guān)鍵指標(biāo)：①氧閉合度≥90%，即每千克代謝耗氧中0.9kg由系統(tǒng)再生；②水閉合度≥95%，人均日補(bǔ)給水≤0.5kg。42.說明“可重復(fù)使用火箭”在海上平臺(tái)回收時(shí)，六自由度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹茖?dǎo)策略，并給出數(shù)學(xué)模型簡化形式。答案：策略：①平臺(tái)運(yùn)動(dòng)預(yù)測：采用AR模型對(duì)升沉、縱搖、橫搖進(jìn)行3s超前預(yù)測；②制導(dǎo)律修正：在凸優(yōu)化軌跡中引入平臺(tái)位移補(bǔ)償項(xiàng)，將著陸點(diǎn)約束由固定坐標(biāo)改為時(shí)變坐標(biāo)；③發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流：推力T(t)在50%—100%連續(xù)可調(diào)，以抵消垂直速度偏差；④側(cè)向divert：通過格柵舵與姿控發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)橫向±20m修正。簡化模型：min∫???‖T(t)‖2dt，s.t.r(t_f)=r_p(t_f)+δr(t_f),v(t_f)≤0.5m/s,‖T(t)‖≤T_max,g·r(t)≤‖v(t)‖2/2，其中r_p(t)為平臺(tái)預(yù)測位置，δr為補(bǔ)償誤差。43.論述“空間太陽能電站”對(duì)地微波傳輸?shù)碾姶偶嫒輪栴}，并提出兩項(xiàng)工程抑制措施。答案：問題：①諧波泄漏：磁控管/速調(diào)管在2.45GHz基波外產(chǎn)生4.9GHz、7.35GHz諧波，對(duì)衛(wèi)星C/X波段通信造成干擾；②帶外雜散：相位陣列非線性放大產(chǎn)生40dBc雜散，落入射電天文1.4GHz保護(hù)帶；③反向干擾：地面5G基站發(fā)射落入接收窗，造成整流天線互調(diào)。措施：①采用濾波諧波回收網(wǎng)絡(luò)，在發(fā)射天線后端設(shè)置高溫超導(dǎo)濾波器，諧波抑制≥60dB；②整流天線采用雙頻FSS（頻率選擇表面），對(duì)1.4GHz—1.7GHz呈現(xiàn)反射系數(shù)≥0.9，降低進(jìn)入接收鏈路的噪聲溫度20K。六、計(jì)算題（每題15分，共30分）44.某遙感衛(wèi)星運(yùn)行于600km圓軌道，擬通過電推進(jìn)降軌至400km進(jìn)行任務(wù)終結(jié)。衛(wèi)星質(zhì)量1200kg，電推進(jìn)比沖2000s，推力200mN，忽略大氣密度變化，計(jì)算所需推進(jìn)劑質(zhì)量與總?cè)蝿?wù)時(shí)間。答案：Δv=√(μ/R?)√(μ/R?)R?=6378+600=6978km,R?=6778kmμ=3.986×101?m3/s2Δv=√(3.986e14/6.978e6)√(3.986e14/6.778e6)=7.567.67=0.11km/s=110m/s火箭方程：m_p=m?[1exp(Δv/(Isp·g?))]g?=9.806m/s2m_p=1200[1exp(110/(2000×9.806))]=1200(1e^{0.00561})≈1200×0.00559≈6.7kg總沖：I=m_p·Isp·g?=6.7×2000×9.806≈131.4kN·s推力200mN，總時(shí)間t=I/F=131400/0.2=657000s≈7.6d答：推進(jìn)劑6.7kg，任務(wù)時(shí)間約7.6天。45.某火星著陸器質(zhì)量1800kg，采用超音速降落傘減速，開傘高度10km，開傘速度450m/s，火星大氣密度ρ=0.014kg/m3，降落傘阻力系數(shù)C_D=1.2，目標(biāo)減速至60m/s，求最小傘面積與開傘后最大減速過載。答案：平衡條件：?ρv2C_DS=mg_marsg_mars=3.71m/s2S=2mg/(ρv2C_D)=2×1800×3.71/(0.014×4502×1.2)=13356/(0.014×202500×1.2)=13356/3402≈39.3m2最大過載出現(xiàn)在開傘瞬間：a_max=?ρv2C_DS/m=?×0.014×4502×1.2×39.3/1800=13356/1800=7.42g答：最小傘面積約39m2，最大過載7.4g。七、綜合設(shè)計(jì)題（30分）46.設(shè)計(jì)“小行星2027PDC”動(dòng)能偏轉(zhuǎn)任務(wù)。已知：小行星直徑140m，密度2.6g/cm3，2027年發(fā)現(xiàn)，預(yù)測2038年飛掠地球，撞擊概率1/50，偏轉(zhuǎn)窗口為飛掠