“天宫课堂”再度开讲 探索奇妙太空世界

煜超

加速会 2022-03-24 11:16

3月23日是神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平和叶光富在轨驻留的第159天。返程在即,3名航天员在中国空间站为青少年们讲授了天宫课堂第二课。此次的地面主课堂设在中国科技馆,

  3月23日是神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平和叶光富在轨驻留的第159天。返程在即,3名航天员在中国空间站为青少年们讲授了“天宫课堂”第二课。此次的地面主课堂设在中国科技馆,分课堂设在西藏拉萨和新疆乌鲁木齐。当天下午,记者走进中国科技馆,在地面主课堂同青少年们一起聆听了这堂精彩的太空科普课。

  15时44分,“天宫课堂”正式开课。

  

“天宫课堂”再度开讲 探索奇妙太空世界

 

  3月23日,在中国科技馆地面主课堂,学生们聆听“天宫课堂”。光明日报记者 章文摄/光明图片

  

“天宫课堂”再度开讲 探索奇妙太空世界

 

  3月23日,在新疆乌鲁木齐市第七十中学,学生收看“天宫课堂”第二课的同时进行水油分离实验。新华社发

  “太空探索永无止境,大家好,我是‘太空教师’王亚平,很开心我们又见面了,今天是我们的‘天宫课堂’第二课……”“我是指令长翟志刚,继续担任拍摄工作。”“我是航天员叶光富,很高兴能够再次给大家分享太空中的科学知识。”

  熟悉的声音响起,“太空教师团队”的身影再次出现在“天宫课堂”,立刻就将同学们“带入”奇妙的太空。

  镜头一 在中国空间站做“冰雪”实验

  前不久,北京2022年冬奥会与冬残奥会让人们领略了冰雪运动的魅力。“太空教师”王亚平首先展示的便是太空“冰雪”实验。只见她拿出一个装有过饱和乙酸钠溶液的透明袋子,袋口连接着一根吸管。接着,她小心翼翼地从袋子里挤出溶液,经过几次尝试后,在吸管口渐渐地形成一个透明液体球。“马上就是见证奇迹的时刻了。”王亚平用提前沾了点结晶核的毛根轻轻碰触球体,仿佛被施了魔法一般,透明球迅速变成了结晶球,看起来像一颗“冰球”。

  “乙酸钠溶液在温度较高的水中溶解度非常大,很容易形成过饱和溶液,在这种溶液里,只要有一丁点的结晶核颗粒,就能打破它的稳定状态,析出大量的晶体。” 王亚平揭示了其中的奥秘,而在析出晶体时,还会释放热量,因此这颗“冰球”摸起来有发热的感觉。

  在空间站内,微重力环境下液体的表面张力作用使得挤出的液体形成了饱满均匀的液体球。为了向同学们更直观地展示表面张力,王亚平紧接着做了第二个实验。只见她手里拿着两块塑料板,叶光富拿着装有饮用水的袋子向两块塑料板的表面分别挤上一个水球。与此同时,地面主课堂的学生们也在做着一样的实验。王亚平将两个水球靠在一起直至相融后,又将它们缓缓拉开,一座奇特的液桥搭建而成。

  在地面主课堂现场,记者观察到,同学们手中并没有出现相同的现象。“天宫课堂”授课专家组成员、北京交通大学副教授陈征告诉记者,液桥是水在表面张力的作用下将两个塑料板联结起来所形成的。在空间站的微重力环境下,水有一点点的表面张力就可以形成液桥。而在地面有重力的因素,需要运用高压等条件才能实现,两者的实验原理也不相同。

  镜头二 “冰墩墩”亮相“天宫课堂”

  在随后太空中的浮力实验中,王亚平遇到了“难题”。在屏幕中可以看到,她拿着一个小瓶子,里面装有两种液体,分别是透明的水和黄色的食用油。王亚平和同学们一起将各自手中的瓶子进行摇晃并静置后,天地课堂出现了截然不同的现象:同学们手中瓶子里的液体渐渐形成分层,而王亚平的瓶子里水油还是混合在一起。

  怎么办?王亚平向地面课堂的同学们求助。一位同学提议,使用旋转的方式,借助离心作用将水和油分开。“人工离心机”叶光富随即进行了演示,只见他将绳子系在瓶口,快速旋转瓶子,不一会儿,瓶子里的水油混合液就分层了。

  展示完太空奇妙的液体现象后,王亚平开始进行最后一项实验——太空抛物。此时,一个小巧可爱的北京2022年冬奥会吉祥物“冰墩墩”在“天宫课堂”闪亮登场。据了解,这位顶流“助教”去年就随着神舟十三号乘组一起进驻中国空间站。

  只见王亚平用手指轻轻一推,“冰墩墩”径直慢慢飘向不远处的叶光富。叶光富接住后,又将其推向王亚平,“冰墩墩”在两人之间来回做着近似匀速直线运动。

  “平抛运动指的是在不计空气阻力的情况下,将一个物体以水平初速度抛出并受重力作用的运动。”“天宫课堂”地面主课堂授课老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健告诉记者,“‘冰墩墩’能在空间站里做近似匀速直线运动,是因为在空间站微重力的环境下,物体是几乎不受重力影响的。”

  镜头三 “太空教具”科学实验柜首次登场

  有趣的实验演示完毕,中国空间站上两个炫酷的科学实验柜——高微重力实验柜和无容器材料实验柜首次登场,通过现场介绍和实验视频回放,“太空教师”们利用“太空教具”实验柜形象地展示了本次任务中的空间科学实(试)验进展。

  “科学实验是助力科学研究的重要手段,科学实验柜是我们在空间站开展科学实验的主要设施,等到问天实验舱和梦天实验舱发射入轨之后,还将会增加更多的实验柜,开展更多领域的科学实验项目。”中科院空间应用工程与技术中心应用发展中心主任张伟表示,中国空间站内还有生命科学实验柜、微重力流体物理实验柜等十几个科学实验柜,未来将支撑开展大规模科学实验。

  “到那时候,中外科学家都可以依托实验柜来开展研究,我们中国的空间站将成为一个造福全人类的太空科学平台。”叶光富说,“同学们,我们也热切地期待你们能提出自己的科学实验设想,说不定下一次我们在太空中展示的就是你的实验项目了。”

  镜头四 天地互动,精彩继续

  太空实验让人意犹未尽,天地之间的精彩互动还在延续。

  “在空间站流眼泪,是像果冻一样在眼角拉得很长还是会蹦出来,一颗颗地飘起来?”

  “空间站里看到的月亮和地球上看到的一样吗?”

  “太空中的水能烧开吗?”

  “如何成为一名到空间站里做实验的科学家?”

  …………

  在天地互动环节中,网友们和地面课堂的同学们抛出了许多有趣的问题,3位航天员耐心详细作答。

  王亚平与同学们分享了在空间站流泪的感受:“在空间站里飞行这么久,我们也经历过许多心情激动乃至热泪盈眶的时刻。但眼泪无法像在地面时那样自然地流下来,而是在眼眶中打转,或者是在眼角。所以在地面上强忍眼泪故作坚强也许很难,但是在太空中我们就很容易做到。”

  叶光富更是鼓励同学们未来到空间站上来做实验,也可以把自己设计的实验项目提交到空间站,然后在地面上远程操作。他说:“同学们,你们现在要做的就是好好学习,锻炼好身体,要勇敢追梦,相信未来一切皆有可能。”

  很快,就到了告别的时刻,3名航天员分别向同学们送出祝福和期望——

  翟志刚说:“同学们,未来属于你们!”

  “探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国是我们不懈追求的航天梦。希望同学们只争朝夕,不负韶华,在追梦的道路上坚定前行!”叶光富说。

  王亚平说:“飞天梦永不失重,科学梦张力无限。期待同学们继续努力学习科学知识,提高科学素养,探索科学奥妙,未来的空间站将由你们来建设!”

  课后,北京中学学生徐一航告诉记者,很高兴自己能运用所学的物理知识帮助“太空教师”解决水油分离的问题。“这次与航天员的交流令我非常难忘,也点燃了我的科学梦想。我为中国航天的发展无比骄傲和自豪!”徐一航动情地说。

  星空浩瀚无比,探索永无止境。正如航天员们的祝福,飞天梦与科学梦将引领着更多青少年的梦想,激励他们探索未知,种下科学思维的种子、生根发芽……

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