2025年大學(xué)深空探測技術(shù)（深空探測方案）模擬試題

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下哪種推進(jìn)系統(tǒng)在深空探測中具有較高的比沖，適合長時(shí)間飛行？（）A.化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)B.離子發(fā)動(dòng)機(jī)C.脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)D.固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)答案：B2.對(duì)于深空探測器的軌道設(shè)計(jì)，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.可以利用行星引力進(jìn)行軌道修正B.霍曼轉(zhuǎn)移軌道是一種常用的軌道轉(zhuǎn)移方式C.軌道設(shè)計(jì)不需要考慮太陽引力的影響D.要綜合考慮探測器的任務(wù)目標(biāo)和能源消耗等因素答案：C3.深空探測器的通信系統(tǒng)中，常用的頻段是（）A.低頻段B.中頻段C.高頻段D.微波頻段答案：D4.以下哪種探測技術(shù)可以用于探測深空天體的化學(xué)成分？（）A.光學(xué)成像B.雷達(dá)探測C.光譜分析D.引力波探測答案：C5.為了應(yīng)對(duì)深空環(huán)境的極端溫度變化，探測器通常采用的熱控措施是（）A.增加散熱片B.采用高導(dǎo)熱材料C.多層隔熱材料D.主動(dòng)制冷系統(tǒng)答案：C6.深空探測中，用于確定探測器位置和姿態(tài)的技術(shù)是（）A.遙感技術(shù)B.慣性導(dǎo)航技術(shù)C.全球定位系統(tǒng)D.激光測距技術(shù)答案：B7.以下哪種能源系統(tǒng)適合長時(shí)間的深空探測任務(wù)？（）A.鋰電池B.太陽能電池C.核電池D.超級(jí)電容器答案：C8.探測器在深空飛行時(shí)，可能會(huì)遇到的空間環(huán)境問題不包括（）A.小行星撞擊B.宇宙射線輻射C.微流星體撞擊D.地球磁場干擾答案：D9.對(duì)于深空探測器的姿態(tài)控制，常采用的方法是（）A.噴氣推進(jìn)控制B.機(jī)械臂調(diào)整C.帆板轉(zhuǎn)動(dòng)D.電磁力控制答案：A10.以下哪種深空探測任務(wù)主要是為了研究太陽風(fēng)等太陽活動(dòng)？（）A.火星探測B.金星探測C.日球?qū)犹綔yD.小行星探測答案：C第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每空2分，共20分）1.深空探測的主要目的包括探索宇宙起源、尋找地外生命、研究______等。答案：天體演化2.探測器在深空飛行時(shí)，需要通過______技術(shù)來保持與地球的通信。答案：中繼通信3.常用的深空探測器軌道類型有______、拋物線軌道和雙曲線軌道。答案：橢圓軌道4.深空探測中的遙感技術(shù)主要包括光學(xué)遙感、______和微波遙感等。答案：紅外遙感5.探測器的熱控系統(tǒng)主要包括被動(dòng)熱控和______兩部分。答案：主動(dòng)熱控6.為了提高探測器的能源利用效率，常采用______技術(shù)。答案：能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)7.深空探測中的導(dǎo)航技術(shù)主要有慣性導(dǎo)航、______和天文導(dǎo)航等。答案：無線電導(dǎo)航8.探測器在進(jìn)入目標(biāo)天體軌道時(shí)，通常需要進(jìn)行______操作。答案：軌道制動(dòng)9.研究深空天體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以采用______探測技術(shù)。答案：雷達(dá)探測10.為了防止探測器受到宇宙射線的損傷，通常會(huì)采用______材料。答案：抗輻射三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述深空探測中軌道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。答案：深空探測軌道設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：根據(jù)任務(wù)目標(biāo)確定合適的軌道類型，如橢圓軌道、拋物線軌道或雙曲線軌道；利用行星引力進(jìn)行軌道修正和轉(zhuǎn)移，如霍曼轉(zhuǎn)移軌道；綜合考慮探測器的能源消耗、飛行時(shí)間和通信需求等因素；精確計(jì)算軌道參數(shù)，確保探測器準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)天體并進(jìn)入合適的軌道。2.說明深空探測器通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)及解決方法。答案：挑戰(zhàn)：距離遠(yuǎn)導(dǎo)致信號(hào)衰減嚴(yán)重；信號(hào)傳輸延遲長；深空環(huán)境復(fù)雜，存在噪聲干擾。解決方法：采用高增益天線提高信號(hào)強(qiáng)度；利用中繼通信衛(wèi)星延長通信鏈路；采用糾錯(cuò)編碼和調(diào)制解調(diào)技術(shù)提高信號(hào)質(zhì)量；優(yōu)化通信頻段，減少干擾。3.闡述深空探測器姿態(tài)控制的重要性及常用方法。答案：重要性：保證探測器的儀器設(shè)備指向目標(biāo)天體，獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；維持探測器的穩(wěn)定飛行，避免姿態(tài)失控。常用方法：噴氣推進(jìn)控制，通過向不同方向噴氣產(chǎn)生力矩改變姿態(tài)；利用陀螺儀等慣性測量裝置感知姿態(tài)變化，反饋控制噴氣；還可采用磁力矩器等利用外部磁場進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。四、材料分析題（共15分）材料：在一次深空探測任務(wù)中，探測器成功發(fā)射并進(jìn)入預(yù)定軌道。在飛行過程中，探測器遇到了一系列問題。首先，通信信號(hào)出現(xiàn)了短暫中斷，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)是太陽耀斑爆發(fā)干擾了通信頻段。其次，探測器的姿態(tài)出現(xiàn)了微小偏差，經(jīng)過檢測是姿態(tài)控制系統(tǒng)中的一個(gè)傳感器出現(xiàn)了故障。最后，探測器的能源供應(yīng)出現(xiàn)了波動(dòng)，原來是電池組在長時(shí)間飛行后性能有所下降。1.針對(duì)通信信號(hào)中斷問題，提出你的解決措施。（5分）答案：在探測器設(shè)計(jì)階段增加通信頻段的冗余設(shè)計(jì)，當(dāng)遇到太陽耀斑爆發(fā)干擾時(shí)，可迅速切換到備用頻段進(jìn)行通信。同時(shí)，提前對(duì)太陽耀斑等空間環(huán)境事件進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，以便在通信受影響前采取適當(dāng)措施，如調(diào)整通信參數(shù)或暫停部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，減少干擾影響。2.對(duì)于姿態(tài)偏差問題，應(yīng)如何修復(fù)傳感器故障并恢復(fù)姿態(tài)控制？（5分）答案：首先對(duì)出現(xiàn)故障的傳感器進(jìn)行檢測和診斷，確定具體故障類型。如果是硬件損壞，應(yīng)盡快更換備用傳感器；如果是軟件故障，進(jìn)行軟件修復(fù)或更新。在更換或修復(fù)傳感器后，重新校準(zhǔn)姿態(tài)控制系統(tǒng)，通過姿態(tài)調(diào)整算法和噴氣推進(jìn)系統(tǒng)，逐步將探測器姿態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整，確保姿態(tài)穩(wěn)定。3.如何解決探測器能源供應(yīng)波動(dòng)問題？（5分）答案：對(duì)于電池組性能下降導(dǎo)致的能源供應(yīng)波動(dòng)，可考慮在探測器設(shè)計(jì)時(shí)采用可更換電池組或模塊化電池設(shè)計(jì)，便于在飛行過程中進(jìn)行更換。同時(shí)，優(yōu)化能源管理系統(tǒng)，根據(jù)探測器的不同工作模式和任務(wù)需求，智能調(diào)整能源分配，降低不必要的能源消耗。還可考慮增加其他能源補(bǔ)充方式，如在合適的天體附近利用太陽能帆板等進(jìn)行能源補(bǔ)充。五、論述題（共15分）論述未來深空探測技術(shù)的發(fā)展趨勢及對(duì)人類探索宇宙的意義。答案：未來深空探測技術(shù)的發(fā)展趨勢包括：推進(jìn)技術(shù)的革新，如更高效的核聚變推進(jìn)等，可大幅縮短飛行時(shí)間；探測技術(shù)的多元化，包括更先進(jìn)的光譜分析、引力波探測等，能獲取更多天體信息；通信技術(shù)的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)更高速、穩(wěn)定的深空通信；智能自主技術(shù)的發(fā)展，使探測器能更獨(dú)立地完成復(fù)雜任務(wù)。對(duì)人類探索宇宙的意義重大：有助于深入