2025年度航天考試練習(xí)題試卷+答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于宇宙速度的描述中，正確的是（）A.第一宇宙速度是航天器脫離地球引力所需的最小速度B.第二宇宙速度是航天器繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度C.第三宇宙速度是航天器脫離太陽系引力所需的最小速度D.地球同步軌道速度大于第一宇宙速度答案：C2.霍曼轉(zhuǎn)移軌道的特點(diǎn)是（）A.轉(zhuǎn)移軌道為與初始軌道和目標(biāo)軌道共面的橢圓，且與兩軌道相切B.轉(zhuǎn)移軌道為雙曲線，需兩次脈沖加速C.轉(zhuǎn)移軌道需多次變軌，總能量消耗最低D.僅適用于同一中心天體的不同圓軌道間轉(zhuǎn)移答案：A3.衛(wèi)星太陽帆板的主要功能是（）A.提供氣動(dòng)升力B.收集太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能C.調(diào)節(jié)衛(wèi)星溫度D.增強(qiáng)通信信號(hào)答案：B4.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)比沖的定義是（）A.發(fā)動(dòng)機(jī)推力與推進(jìn)劑質(zhì)量流量的比值B.發(fā)動(dòng)機(jī)總沖量與消耗推進(jìn)劑重量的比值C.發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)壓力與外界壓力的比值D.發(fā)動(dòng)機(jī)噴流速度與聲速的比值答案：B5.近地軌道（LEO）的典型高度范圍是（）A.200-2000公里B.2000-36000公里C.36000-10萬公里D.10萬公里以上答案：A6.航天器返回大氣層時(shí)，采用“跳躍式再入”的主要目的是（）A.減少熱流密度B.增加著陸點(diǎn)精度C.延長留軌時(shí)間D.降低推進(jìn)劑消耗答案：A7.北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)中，地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星的軌道周期為（）A.12小時(shí)B.23小時(shí)56分4秒C.24小時(shí)D.30天答案：B8.下列哪種推進(jìn)技術(shù)屬于電推進(jìn)（）A.固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)B.離子推進(jìn)器C.液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)D.過氧化氫單組元推進(jìn)器答案：B9.小行星探測任務(wù)中，“附著采樣”與“飛越采樣”相比，優(yōu)勢在于（）A.技術(shù)難度更低B.可獲取更豐富的原位數(shù)據(jù)C.任務(wù)周期更短D.對(duì)探測器軌道控制精度要求更低答案：B10.載人航天器生命保障系統(tǒng)中，“閉合循環(huán)系統(tǒng)”的核心是（）A.攜帶足夠的氧氣和水B.通過物理化學(xué)方法再生氧氣和水C.依賴地面補(bǔ)給D.利用植物光合作用制氧答案：B二、填空題（每空2分，共20分）1.齊奧爾科夫斯基火箭方程的表達(dá)式為__________，其中Δv表示速度增量，ve表示噴流有效速度，m0為初始總質(zhì)量，mf為推進(jìn)劑耗盡后的質(zhì)量。答案：Δv=ve·ln(m0/mf)2.地球同步軌道的軌道半徑約為__________公里（取地球赤道半徑6378公里，地球質(zhì)量5.97×102?kg，引力常數(shù)G=6.67×10?11N·m2/kg2，結(jié)果保留整數(shù)）。答案：421643.航天器熱控系統(tǒng)中，常用的被動(dòng)熱控技術(shù)包括__________、__________（至少列舉兩種）。答案：熱控涂層、多層隔熱材料（或相變材料、導(dǎo)熱路徑設(shè)計(jì)等）4.月球探測中，“繞、落、回”三步中的“回”指的是__________。答案：從月球表面采樣并返回地球5.深空探測器通信中，為補(bǔ)償信號(hào)衰減，通常采用__________天線和__________編碼技術(shù)。答案：大口徑（或高增益）、糾錯(cuò)6.火箭級(jí)間分離方式主要有__________和__________兩種（按分離力來源分類）。答案：熱分離（或前分離）、冷分離（或后分離）三、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述衛(wèi)星軌道攝動(dòng)的主要來源及其對(duì)軌道的影響。答案：衛(wèi)星軌道攝動(dòng)的主要來源包括：（1）地球非球形引力（主要是J2項(xiàng)），導(dǎo)致軌道平面進(jìn)動(dòng)和近地點(diǎn)幅角變化；（2）大氣阻力（近地軌道），引起軌道高度衰減、偏心率減??；（3）日月引力（高軌道），導(dǎo)致軌道半長軸、傾角緩慢變化；（4）太陽輻射壓力（大表面積衛(wèi)星），引起軌道漂移；（5）地球潮汐力（同步軌道），影響軌道穩(wěn)定性。這些攝動(dòng)會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星實(shí)際軌道偏離設(shè)計(jì)軌道，需定期進(jìn)行軌道維持。2.說明液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別（至少從推進(jìn)劑形態(tài)、工作特性、應(yīng)用場景三方面回答）。答案：（1）推進(jìn)劑形態(tài)：液體發(fā)動(dòng)機(jī)使用液態(tài)燃料（如液氧煤油）和氧化劑，需儲(chǔ)箱和輸送系統(tǒng)；固體發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑為固態(tài)藥柱，直接裝填在燃燒室。（2）工作特性：液體發(fā)動(dòng)機(jī)可多次啟動(dòng)、推力調(diào)節(jié)，關(guān)機(jī)后可重新點(diǎn)火；固體發(fā)動(dòng)機(jī)一旦點(diǎn)火無法關(guān)機(jī)，推力調(diào)節(jié)困難。（3）應(yīng)用場景：液體發(fā)動(dòng)機(jī)多用于需要高精度控制的運(yùn)載火箭（如長征五號(hào)）、航天器主推進(jìn)系統(tǒng)；固體發(fā)動(dòng)機(jī)常用于火箭助推器（如長征十一號(hào)）、導(dǎo)彈及應(yīng)急動(dòng)力裝置。3.解釋“軌道共振”現(xiàn)象及其在航天任務(wù)中的影響。答案：軌道共振指兩個(gè)天體的軌道周期成簡單整數(shù)比（如2:1、3:2），導(dǎo)致引力相互作用周期性疊加。例如，木星衛(wèi)星木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三的軌道周期比為1:2:4，形成拉普拉斯共振。在航天任務(wù)中，共振可能導(dǎo)致探測器軌道能量周期性變化（如小行星帶中的柯克伍德空隙因與木星共振而物質(zhì)被清空），需避免探測器進(jìn)入危險(xiǎn)共振軌道；同時(shí)，也可利用共振設(shè)計(jì)低成本轉(zhuǎn)移軌道（如火星探測的霍曼轉(zhuǎn)移隱含地利用了地火軌道周期比）。4.簡述載人航天器應(yīng)急返回的主要流程。答案：（1）故障檢測與判斷：星載計(jì)算機(jī)或地面控制確認(rèn)發(fā)生危及航天員安全的故障（如生命保障系統(tǒng)失效、結(jié)構(gòu)泄漏）。（2）軌道機(jī)動(dòng)準(zhǔn)備：啟動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，計(jì)算應(yīng)急返回軌道（通常為直接再入或跳躍式再入）。（3）分離與再入：返回艙與軌道艙、服務(wù)艙分離，調(diào)整姿態(tài)使防熱大底朝前。（4）再入大氣層：穿越黑障區(qū)，展開降落傘減速。（5）著陸回收：啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)，確保軟著陸，地面搜救系統(tǒng)定位并回收航天員。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某近地圓軌道衛(wèi)星軌道高度為400公里（地球半徑R=6378公里，地球質(zhì)量M=5.97×102?kg，引力常數(shù)G=6.67×10?11N·m2/kg2），求該衛(wèi)星的軌道速度和運(yùn)行周期。答案：軌道半徑r=R+h=6378+400=6778km=6.778×10?m軌道速度v=√(GM/r)=√[(6.67×10?11×5.97×102?)/6.778×10?]≈7.67km/s運(yùn)行周期T=2πr/v=2×3.14×6.778×10?/7.67×103≈5557秒≈92.6分鐘2.某單級(jí)液體火箭總質(zhì)量100噸，其中推進(jìn)劑質(zhì)量80噸，發(fā)動(dòng)機(jī)噴流有效速度3000m/s，忽略空氣阻力和重力損失，求該火箭的速度增量Δv。答案：初始總質(zhì)量m0=100噸=1×10?kg，推進(jìn)劑耗盡后質(zhì)量mf=100-80=20噸=2×10?kg根據(jù)齊奧爾科夫斯基公式：Δv=ve·ln(m0/mf)=3000×ln(1×10?/2×10?)=3000×ln(5)≈3000×1.609≈4827m/s五、論述題（每題9分，共18分）1.結(jié)合當(dāng)前航天技術(shù)發(fā)展，論述載人登月任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略。答案：載人登月任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)包括：（1）大推力運(yùn)載火箭：需將載人飛船、登月艙等總質(zhì)量約40-50噸的載荷送入地月轉(zhuǎn)移軌道，需研制近地軌道運(yùn)載能力100噸以上的火箭（如我國長征十號(hào)），通過芯級(jí)并聯(lián)、大推力液氧液氫/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)提升運(yùn)載能力。（2）地月轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)：需精確計(jì)算軌道參數(shù)，利用月球引力輔助或中途修正技術(shù)降低燃料消耗，同時(shí)考慮日地月三體引力攝動(dòng)，采用高精度導(dǎo)航（如深空自主導(dǎo)航+地面測控）。（3）月面軟著陸：月球無大氣，需依靠發(fā)動(dòng)機(jī)反推減速，面臨月面地形識(shí)別（如激光雷達(dá)避障）、發(fā)動(dòng)機(jī)變推力控制（如我國嫦娥五號(hào)的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)）、著陸緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等挑戰(zhàn)。（4）生命保障系統(tǒng)：需實(shí)現(xiàn)氧氣、水、食物的長期閉合循環(huán)（如電解水制氧、尿液回收、植物栽培），并防護(hù)月球輻射（采用屏蔽材料+輻射劑量監(jiān)測）。（5）月面上升與交會(huì)對(duì)接：登月艙從月面起飛需克服月球引力（約為地球1/6），與繞月軌道的載人飛船進(jìn)行高精度交會(huì)對(duì)接（需激光雷達(dá)、微波雷達(dá)聯(lián)合導(dǎo)航）。（6）返回地球再入：返回艙以第二宇宙速度（約11.2km/s）再入大氣層，需采用新型燒蝕防熱材料（如酚醛樹脂基復(fù)合材料）和跳躍式再入技術(shù)降低熱流密度。2.分析深空探測任務(wù)中“通信延遲”的成因及應(yīng)對(duì)策略。答案：通信延遲的成因：深空探測器與地球距離遠(yuǎn)（如火星距離約0.5-4億公里，光速約3×10?km/s），信號(hào)單程傳輸時(shí)間長（火星約3-22分鐘，木星約35-52分鐘），導(dǎo)致地面與探測器無法實(shí)時(shí)通信。應(yīng)對(duì)策略：（1）提高探測器自主能力：開發(fā)自主導(dǎo)航系統(tǒng)（如基于恒星敏感器+光學(xué)導(dǎo)航）、自主故障診斷與處置算法（如專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)），減少對(duì)地面指令的依賴。（2）優(yōu)化通信架構(gòu)：使用Ka頻段（頻率更高，帶寬更大）替代傳統(tǒng)X頻段，增加數(shù)據(jù)傳輸速率；部署深空測控網(wǎng)（如我國喀什、佳木斯、阿根廷深空站），擴(kuò)大覆蓋范圍