2025年大学《空间科学与技术》专业题库—— 星际星球建筑与城市规划.docxVIP

2025年大学《空间科学与技术》专业题库——星际星球建筑与城市规划

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、名词解释（每题3分，共15分）

1.星际殖民

2.就地资源利用（ISRU）

3.低重力建筑

4.空间穹顶城市

5.太空法中的“自由探索原则”

二、简答题（每题5分，共25分）

1.简述火星表面的主要环境挑战及其对建筑选址的影响。

2.与传统建筑相比，星际太空舱建筑在结构设计上有哪些关键差异？

3.简述发展星际城市交通系统的主要难点。

4.在月球基地规划中，生命保障系统的设计应优先考虑哪些因素？

5.阐述在太空建筑项目中进行可持续设计的基本原则。

三、论述题（每题10分，共30分）

1.论述“人类世”概念对星际星球建筑与城市规划的启示。

2.结合具体案例或设想，论述3D打印技术在星际建筑建造中的应用潜力与挑战。

3.从资源消耗、环境影响和伦理角度，论述发展闭环生命保障系统在长期太空探索中的重要性。

四、计算/设计分析题（共30分）

假设你正在为一个小型（约50人）的近地空间站模块进行初步设计，该模块计划长期运行。请针对以下方面进行分析和说明：

1.若该模块计划利用太阳能作为主要能源，请简述所需考虑的关键设计要素（如太阳能电池板类型选择、能量存储方式、能量管理系统等），并分析低轨道空间环境对其设计的影响。（15分）

2.请论述该空间站模块内部空气循环系统的基本设计思路，需要解决的关键问题（如氧气供应、二氧化碳去除、气压维持、空气湿度控制等）以及如何应对微重力环境下的挑战。（15分）

试卷答案

一、名词解释

1.星际殖民：指人类跨越行星际空间，在其他星球或天体上建立永久性定居点并进行扩张定居的过程，通常涉及大规模的资源开发、基础设施建设和社会组织建立。

**解析思路：*定义需包含跨越星际空间、建立永久定居点、可能涉及扩张和资源开发等核心要素。

2.就地资源利用（ISRU）：指在太空（如月球、火星）当地开采、提纯和转化自然资源（如岩石、土壤、水冰），以支持人类太空活动（如制造水、氧气、燃料、建筑材料）的技术和过程。

**解析思路：*定义需突出“就地”、“开采/转化”、“自然资源”以及最终“支持太空活动”这几个关键点。

3.低重力建筑：指为适应低重力环境（非零重力或微重力）而设计的建筑结构、形式、材料、构造和功能特点，可能与传统重力环境下的建筑有很大差异。

**解析思路：*定义需强调“适应低重力环境”、“设计特点”以及与传统建筑的“差异性”。

4.空间穹顶城市：指利用大型透明或半透明材料（如薄膜、玻璃）构建的球状或部分球状结构，覆盖一个地面区域，内部模拟地球环境（如提供光照、空气、水），用于种植、居住或作为生态模拟单元的城市概念。

**解析思路：*定义需包含“大型结构”、“球状/部分球状”、“透明材料”、“模拟地球环境”、“种植/居住/生态”等核心特征。

5.太空法中的“自由探索原则”：指根据《外层空间条约》等国际法精神，任何国家都有在不受歧视的情况下自由探索、使用和利用外层空间（包括月球和其他天体）的权利，但这种自由受和平利用原则等的约束。

**解析思路：*定义需点明是“太空法”原则，包含“自由探索、使用、利用”的权利，同时要提及该权利是“受约束”的，并可能关联到《外层空间条约》。

二、简答题

1.简述火星表面的主要环境挑战及其对建筑选址的影响。

*火星环境挑战：低重力（约地球38%）、强辐射（地表无大气和磁场保护）、极端温差（昼夜温差大）、沙尘暴（频繁且剧烈）、稀薄大气（低压、低氧）、有毒土壤（含有高氯酸盐等）。

*对建筑选址的影响：需避开辐射高地区（如极地冰盖下方可能存在水冰但辐射也高）、沙尘暴频繁路径和源头、地质活动不稳定区域；选址需考虑水源（冰层或地下水）、阳光充足度（用于能源和光合作用）、土壤适宜性（用于地基或建筑材料）、交通便利性（靠近潜在着陆场或现有基地）。

**解析思路：*首先列出火星的主要环境挑战，然后逐一分析这些挑战如何具体影响建筑选址决策，需体现规避风险和利用资源的双重考量。

2.与传统建筑相比，星际太空舱建筑在结构设计上有哪些关键差异？

*太空舱结构需考虑微重力环境，可能采用更轻质的材料，结构形式可能更依赖张力或压力（如充气结构），而非传统重力下的承重结构；需考虑发射、轨道机动、着陆等过程中的振动和加速度；结构需具备герметичность(密封性)以维持内部环境；可能采用模块化设计，便于在轨组装；材料需考虑辐射防护、