2025年高中生航空航天知識競賽題庫及答案一、單項選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.人類歷史上第一顆人造地球衛(wèi)星“斯普特尼克1號”由哪個國家發(fā)射？A.美國B.蘇聯(lián)C.中國D.法國答案：B2.中國首顆繞月探測衛(wèi)星“嫦娥一號”的發(fā)射時間是？A.2003年10月B.2007年10月C.2013年12月D.2019年1月答案：B3.火箭發(fā)動機(jī)按推進(jìn)劑類型分類，“長征五號”使用的液氧煤油發(fā)動機(jī)屬于？A.固體火箭發(fā)動機(jī)B.液體火箭發(fā)動機(jī)C.固液混合發(fā)動機(jī)D.電推進(jìn)發(fā)動機(jī)答案：B4.以下哪項是近地軌道（LEO）的典型高度范圍？A.100300公里B.3002000公里C.200035786公里D.大于35786公里答案：B5.航天器返回地球時，與大氣層劇烈摩擦產(chǎn)生高溫的現(xiàn)象稱為？A.冷障B.熱障C.聲障D.黑障答案：B6.國際空間站（ISS）的主要結(jié)構(gòu)由16個國家聯(lián)合建造，其運(yùn)行軌道傾角約為？A.28.5°B.45°C.51.6°D.98°答案：C7.中國“天問一號”火星探測器完成的“繞、落、巡”任務(wù)中，“落”指的是在火星表面軟著陸，其著陸點(diǎn)位于？A.烏托邦平原B.水手谷C.奧林匹斯山D.埃律西昂平原答案：A8.以下哪種衛(wèi)星的運(yùn)行軌道周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同？A.太陽同步軌道衛(wèi)星B.極軌衛(wèi)星C.地球靜止軌道衛(wèi)星D.低軌通信衛(wèi)星答案：C9.火箭發(fā)射時，尾部產(chǎn)生的“白氣”主要是由以下哪種物質(zhì)形成的？A.液態(tài)氧蒸發(fā)B.液態(tài)氫燃燒產(chǎn)物C.水蒸氣凝結(jié)D.推進(jìn)劑殘留答案：C10.中國首艘載人飛船“神舟五號”的航天員是？A.楊利偉B.聶海勝C.景海鵬D.翟志剛答案：A11.以下哪項是月球表面沒有大氣層的主要原因？A.月球質(zhì)量小，引力不足以束縛氣體B.月球溫度過高，氣體逃逸C.月球磁場太強(qiáng)，排斥氣體D.月球形成時無氣體釋放答案：A12.美國“阿波羅11號”實(shí)現(xiàn)人類首次登月的時間是？A.1967年B.1969年C.1971年D.1975年答案：B13.中國“北斗三號”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成組網(wǎng)的時間是？A.2018年B.2020年C.2022年D.2024年答案：B14.以下哪種推進(jìn)技術(shù)的比沖（單位質(zhì)量推進(jìn)劑產(chǎn)生的沖量）最高？A.化學(xué)推進(jìn)B.電推進(jìn)C.核熱推進(jìn)D.固體推進(jìn)答案：B15.航天器在軌道上運(yùn)行時，維持軌道高度需要克服的主要阻力是？A.太陽風(fēng)B.地球磁場C.大氣阻力（低軌）D.月球引力答案：C二、多項選擇題（共10題，每題3分，共30分，漏選得1分，錯選不得分）1.以下屬于中國“長征系列”運(yùn)載火箭的有？A.長征二號FB.長征五號BC.獵鷹9號D.快舟一號甲答案：ABD2.月球探測的科學(xué)目標(biāo)包括？A.研究月球地質(zhì)構(gòu)造B.分析月壤成分C.探測月球水冰資源D.驗證載人登月技術(shù)答案：ABCD3.以下關(guān)于“熱障”的描述正確的是？A.主要發(fā)生在航天器返回大氣層時B.速度超過馬赫數(shù)5時顯著C.可通過燒蝕材料降低溫度D.與空氣分子摩擦無關(guān)答案：ABC4.太陽同步軌道的特點(diǎn)包括？A.軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸的進(jìn)動角速度等于太陽視運(yùn)動角速度B.衛(wèi)星經(jīng)過同一緯度地面點(diǎn)的地方時相同C.常用于氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星D.軌道高度固定為35786公里答案：ABC5.以下屬于載人航天器的有？A.國際空間站B.天舟貨運(yùn)飛船C.神舟載人飛船D.嫦娥五號上升器答案：AC6.火星與地球的相似性體現(xiàn)在？A.自轉(zhuǎn)周期相近（約24.6小時）B.表面存在液態(tài)水C.有稀薄大氣層（主要成分為CO?）D.存在四季變化答案：ACD7.中國“天宮空間站”的組成模塊包括？A.天和核心艙B.問天實(shí)驗艙C.夢天實(shí)驗艙D.巡天光學(xué)艙答案：ABCD8.以下關(guān)于火箭分級的描述正確的是？A.多級火箭可逐步拋掉無用的結(jié)構(gòu)質(zhì)量B.級數(shù)越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，可靠性越低C.目前常用23級火箭D.一級火箭負(fù)責(zé)將衛(wèi)星直接送入軌道答案：ABC9.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“三大部分”包括？A.空間段（導(dǎo)航衛(wèi)星）B.地面段（測控站）C.用戶段（接收機(jī)）D.通信段（中繼衛(wèi)星）答案：ABC10.以下屬于深空探測任務(wù)的有？A.天問一號（火星）B.嫦娥六號（月球）C.朱諾號（木星）D.風(fēng)云四號（氣象衛(wèi)星）答案：ABC三、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.中國首顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”的發(fā)射時間是____年。答案：19702.火箭的“比沖”是衡量推進(jìn)效率的重要指標(biāo)，單位為____（填寫物理單位）。答案：秒（s）3.月球表面的重力加速度約為地球的____分之一。答案：六4.中國“長征五號”運(yùn)載火箭的地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運(yùn)載能力約為____噸。答案：145.航天器在軌道上運(yùn)行時，若速度小于第一宇宙速度（7.9km/s），將____（填寫運(yùn)動狀態(tài)）。答案：落回地球6.美國“毅力號”火星車攜帶的首架火星直升機(jī)名稱是____。答案：機(jī)智號（Ingenuity）7.中國“嫦娥五號”任務(wù)從月球帶回的月壤樣本總重量約為____克。答案：17318.國際空間站的總質(zhì)量約為____噸（取整數(shù)）。答案：4209.火箭發(fā)射時，“T10秒”表示距離發(fā)射____（填寫時間方向）還有10秒。答案：倒計時10.地球靜止軌道的高度約為____公里（取整數(shù)）。答案：35786四、簡答題（共5題，每題6分，共30分）1.簡述火箭采用多級設(shè)計的主要原因。答案：多級火箭通過逐步拋掉完成任務(wù)的子級（包括發(fā)動機(jī)、燃料箱等結(jié)構(gòu)），減少后續(xù)飛行的總質(zhì)量，從而提高推進(jìn)效率。單級火箭受限于燃料攜帶量和結(jié)構(gòu)質(zhì)量，難以達(dá)到宇宙速度所需的速度增量；多級設(shè)計可分階段工作，每一級只需承擔(dān)部分加速任務(wù)，顯著提升運(yùn)載能力。2.解釋“黑障”現(xiàn)象及其對航天器返回的影響。答案：黑障是航天器返回大氣層時，因高速摩擦使周圍空氣電離，形成等離子鞘套，導(dǎo)致無線電信號無法穿透，與地面失去通信的現(xiàn)象。通常發(fā)生在再入速度812km/s、高度約8040公里的區(qū)間。黑障期間地面無法獲取航天器狀態(tài)數(shù)據(jù)，需通過預(yù)設(shè)程序控制返回，對航天器的熱防護(hù)和姿態(tài)控制提出了高要求。3.說明太陽同步軌道的應(yīng)用場景及設(shè)計原理。答案：應(yīng)用場景：氣象衛(wèi)星（如風(fēng)云三號）、資源衛(wèi)星（如高分一號）、偵察衛(wèi)星等需要對同一區(qū)域定時觀測的任務(wù)。設(shè)計原理：通過調(diào)整軌道傾角和高度，使軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸的進(jìn)動角速度等于太陽視運(yùn)動角速度（約0.9856°/天），確保衛(wèi)星經(jīng)過同一緯度地面點(diǎn)的地方時基本不變，便于獲取穩(wěn)定光照條件下的觀測數(shù)據(jù)。4.比較“載人飛船”與“航天飛機(jī)”的主要優(yōu)缺點(diǎn)。答案：載人飛船：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高（如神舟飛船）；缺點(diǎn)是一次性使用，運(yùn)載能力有限。航天飛機(jī)（如美國已退役的航天飛機(jī)）：優(yōu)點(diǎn)是可重復(fù)使用、能攜帶大型載荷（如衛(wèi)星、空間站模塊）；缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)成本極高、安全性低（兩次重大事故）。5.簡述“天問一號”火星探測任務(wù)的創(chuàng)新點(diǎn)。答案：創(chuàng)新點(diǎn)包括：①一次任務(wù)完成“繞、落、巡”（國際首次）；②采用地火轉(zhuǎn)移軌道直接入軌，縮短飛行時間；③著陸過程自主避障（通過光學(xué)成像識別地形）；④火星車（祝融號）配備多光譜相機(jī)、磁強(qiáng)計等科學(xué)載荷，實(shí)現(xiàn)對火星表面成分、磁場的原位探測。五、計算題（共3題，每題10分，共30分）1.已知某火箭的初始總質(zhì)量為500噸，燃料質(zhì)量為400噸，發(fā)動機(jī)噴氣速度為3000m/s（忽略重力和空氣阻力）。根據(jù)齊奧爾科夫斯基公式Δv=v?·ln(m?/m?)，計算該火箭的速度增量（m?為初始總質(zhì)量，m?為燃料耗盡后的質(zhì)量）。答案：m?=500噸=5×10?kgm?=m?燃料質(zhì)量=500400=100噸=1×10?kgΔv=3000×ln(5×10?/1×10?)=3000×ln(5)≈3000×1.609≈4827m/s2.計算第二宇宙速度（脫離地球引力所需的最小速度）。已知地球質(zhì)量M=5.97×102?kg，地球半徑R=6371km，引力常數(shù)G=6.67×10?11N·m2/kg2。答案：第二宇宙速度v?=√(2GM/R)代入數(shù)據(jù)：GM=6.67×10?11×5.97×102?≈3.98×101?m3/s2R=6371km=6.371×10?mv?=√(2×3.98×101?/6.371×10?)≈√(1.25×10?)≈11200m/s（即11.2km/s）3.一顆在近地軌道（高度h=400km）運(yùn)行的衛(wèi)星，求其軌道周期（地球半徑R=6371km，地球質(zhì)量M=5.97×102?kg）。答案：軌道半徑r=R+h=6371+400=6771km=6.771×10?m根據(jù)開普勒第三定律，周期T=2π√(r3/(GM))GM=3.98×101?m3/s2（同第二題）r3=(6.771×10?)3≈3.09×102?m3T=2π×√(3.09×102?/3.98×101?)≈2π×√(7.76×10?)≈2π×881≈5530秒≈92分鐘六、綜合分析題（共2題，每題15分，共30分）1.2024年，中國“嫦娥六號”完成月球背面采樣返回任務(wù)。請分析月背采樣面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)及解決措施。答案：挑戰(zhàn)①：月背無法直接與地球通信（被月球遮擋）。解決措施：提前發(fā)射“鵲橋二號”中繼衛(wèi)星，建立地月通信鏈路，通過中繼衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號。挑戰(zhàn)②：月背地形復(fù)雜（隕石坑多、地勢起伏大）。解決措施：利用高分辨率遙感圖像預(yù)選著陸區(qū)，著陸器配備激光雷達(dá)和光學(xué)避障系統(tǒng)，實(shí)時調(diào)整著陸點(diǎn)。挑戰(zhàn)③：月背環(huán)境極端（晝夜溫差達(dá)300℃以上）。解決措施：采用耐極端溫度的材料（如陶瓷基復(fù)合材料），設(shè)備配備熱控系統(tǒng)（如輻射器、電加熱器）。挑戰(zhàn)④：采樣封裝需適應(yīng)月背低重力（1/6g）。解決措施：機(jī)械臂采用高精度伺服控制，采樣鉆具優(yōu)化扭矩設(shè)計，封裝裝置密封性能需抵抗月塵侵入。2.假設(shè)你是某航天項目工程師，需為“載人登月”任務(wù)設(shè)計運(yùn)載火箭。請從推進(jìn)劑選擇、級數(shù)設(shè)計、可靠性保障三方面闡述設(shè)計思路。答案：推進(jìn)劑選擇：優(yōu)先選擇液氧液氫（高比沖，約450秒）或液氧煤油（成本低、易儲存）。載人任務(wù)需高安全性，液氧煤油毒性低、安全性優(yōu)于偏二甲肼/四氧化二氮，可作為一級推進(jìn)劑；液氧液氫比沖高，適合二級/三級，提升運(yùn)載能力。級數(shù)設(shè)計：采用23級