“天宮課堂”再度開講 探索奇妙太空世界
光明日報記者 章文 光明日報通訊員 占康
3月23日是神舟十三號乘組航天員翟誌剛、王亞(ya) 平和葉光富在軌駐留的第159天。返程在即,3名航天員在中國空間站為(wei) 青少年們(men) 講授了“天宮課堂”第二課。此次的地麵主課堂設在中國科技館,分課堂設在西藏拉薩和新疆烏(wu) 魯木齊。當天下午,記者走進中國科技館,在地麵主課堂同青少年們(men) 一起聆聽了這堂精彩的太空科普課。
15時44分,“天宮課堂”正式開課。
“太空探索永無止境,大家好,我是‘太空教師’王亞(ya) 平,很開心我們(men) 又見麵了,今天是我們(men) 的‘天宮課堂’第二課……”“我是指令長翟誌剛,繼續擔任拍攝工作。”“我是航天員葉光富,很高興(xing) 能夠再次給大家分享太空中的科學知識。”
熟悉的聲音響起,“太空教師團隊”的身影再次出現在“天宮課堂”,立刻就將同學們(men) “帶入”奇妙的太空。
鏡頭一 在中國空間站做“冰雪”實驗
前不久,北京2022年冬奧會(hui) 與(yu) 冬殘奧會(hui) 讓人們(men) 領略了冰雪運動的魅力。“太空教師”王亞(ya) 平首先展示的便是太空“冰雪”實驗。隻見她拿出一個(ge) 裝有過飽和乙酸鈉溶液的透明袋子,袋口連接著一根吸管。接著,她小心翼翼地從(cong) 袋子裏擠出溶液,經過幾次嚐試後,在吸管口漸漸地形成一個(ge) 透明液體(ti) 球。“馬上就是見證奇跡的時刻了。”王亞(ya) 平用提前沾了點結晶核的毛根輕輕碰觸球體(ti) ,仿佛被施了魔法一般,透明球迅速變成了結晶球,看起來像一顆“冰球”。
“乙酸鈉溶液在溫度較高的水中溶解度非常大,很容易形成過飽和溶液,在這種溶液裏,隻要有一丁點的結晶核顆粒,就能打破它的穩定狀態,析出大量的晶體(ti) 。” 王亞(ya) 平揭示了其中的奧秘,而在析出晶體(ti) 時,還會(hui) 釋放熱量,因此這顆“冰球”摸起來有發熱的感覺。
在空間站內(nei) ,微重力環境下液體(ti) 的表麵張力作用使得擠出的液體(ti) 形成了飽滿均勻的液體(ti) 球。為(wei) 了向同學們(men) 更直觀地展示表麵張力,王亞(ya) 平緊接著做了第二個(ge) 實驗。隻見她手裏拿著兩(liang) 塊塑料板,葉光富拿著裝有飲用水的袋子向兩(liang) 塊塑料板的表麵分別擠上一個(ge) 水球。與(yu) 此同時,地麵主課堂的學生們(men) 也在做著一樣的實驗。王亞(ya) 平將兩(liang) 個(ge) 水球靠在一起直至相融後,又將它們(men) 緩緩拉開,一座奇特的液橋搭建而成。
在地麵主課堂現場,記者觀察到,同學們(men) 手中並沒有出現相同的現象。“天宮課堂”授課專(zhuan) 家組成員、北京交通大學副教授陳征告訴記者,液橋是水在表麵張力的作用下將兩(liang) 個(ge) 塑料板聯結起來所形成的。在空間站的微重力環境下,水有一點點的表麵張力就可以形成液橋。而在地麵有重力的因素,需要運用高壓等條件才能實現,兩(liang) 者的實驗原理也不相同。
鏡頭二 “冰墩墩”亮相“天宮課堂”
在隨後太空中的浮力實驗中,王亞(ya) 平遇到了“難題”。在屏幕中可以看到,她拿著一個(ge) 小瓶子,裏麵裝有兩(liang) 種液體(ti) ,分別是透明的水和黃色的食用油。王亞(ya) 平和同學們(men) 一起將各自手中的瓶子進行搖晃並靜置後,天地課堂出現了截然不同的現象:同學們(men) 手中瓶子裏的液體(ti) 漸漸形成分層,而王亞(ya) 平的瓶子裏水油還是混合在一起。
怎麽(me) 辦?王亞(ya) 平向地麵課堂的同學們(men) 求助。一位同學提議,使用旋轉的方式,借助離心作用將水和油分開。“人工離心機”葉光富隨即進行了演示,隻見他將繩子係在瓶口,快速旋轉瓶子,不一會(hui) 兒(er) ,瓶子裏的水油混合液就分層了。
展示完太空奇妙的液體(ti) 現象後,王亞(ya) 平開始進行最後一項實驗——太空拋物。此時,一個(ge) 小巧可愛的北京2022年冬奧會(hui) 吉祥物“冰墩墩”在“天宮課堂”閃亮登場。據了解,這位頂流“助教”去年就隨著神舟十三號乘組一起進駐中國空間站。
隻見王亞(ya) 平用手指輕輕一推,“冰墩墩”徑直慢慢飄向不遠處的葉光富。葉光富接住後,又將其推向王亞(ya) 平,“冰墩墩”在兩(liang) 人之間來回做著近似勻速直線運動。
“平拋運動指的是在不計空氣阻力的情況下,將一個(ge) 物體(ti) 以水平初速度拋出並受重力作用的運動。”“天宮課堂”地麵主課堂授課老師、北京師範大學第二附屬中學物理教師張健告訴記者,“‘冰墩墩’能在空間站裏做近似勻速直線運動,是因為(wei) 在空間站微重力的環境下,物體(ti) 是幾乎不受重力影響的。”
鏡頭三 “太空教具”科學實驗櫃首次登場
有趣的實驗演示完畢,中國空間站上兩(liang) 個(ge) 炫酷的科學實驗櫃——高微重力實驗櫃和無容器材料實驗櫃首次登場,通過現場介紹和實驗視頻回放,“太空教師”們(men) 利用“太空教具”實驗櫃形象地展示了本次任務中的空間科學實(試)驗進展。
“科學實驗是助力科學研究的重要手段,科學實驗櫃是我們(men) 在空間站開展科學實驗的主要設施,等到問天實驗艙和夢天實驗艙發射入軌之後,還將會(hui) 增加更多的實驗櫃,開展更多領域的科學實驗項目。”中科院空間應用工程與(yu) 技術中心應用發展中心主任張偉(wei) 表示,中國空間站內(nei) 還有生命科學實驗櫃、微重力流體(ti) 物理實驗櫃等十幾個(ge) 科學實驗櫃,未來將支撐開展大規模科學實驗。
“到那時候,中外科學家都可以依托實驗櫃來開展研究,我們(men) 中國的空間站將成為(wei) 一個(ge) 造福全人類的太空科學平台。”葉光富說,“同學們(men) ,我們(men) 也熱切地期待你們(men) 能提出自己的科學實驗設想,說不定下一次我們(men) 在太空中展示的就是你的實驗項目了。”
鏡頭四 天地互動,精彩繼續
太空實驗讓人意猶未盡,天地之間的精彩互動還在延續。
“在空間站流眼淚,是像果凍一樣在眼角拉得很長還是會(hui) 蹦出來,一顆顆地飄起來?”
“空間站裏看到的月亮和地球上看到的一樣嗎?”
“太空中的水能燒開嗎?”
“如何成為(wei) 一名到空間站裏做實驗的科學家?”
…………
在天地互動環節中,網友們(men) 和地麵課堂的同學們(men) 拋出了許多有趣的問題,3位航天員耐心詳細作答。
王亞(ya) 平與(yu) 同學們(men) 分享了在空間站流淚的感受:“在空間站裏飛行這麽(me) 久,我們(men) 也經曆過許多心情激動乃至熱淚盈眶的時刻。但眼淚無法像在地麵時那樣自然地流下來,而是在眼眶中打轉,或者是在眼角。所以在地麵上強忍眼淚故作堅強也許很難,但是在太空中我們(men) 就很容易做到。”
葉光富更是鼓勵同學們(men) 未來到空間站上來做實驗,也可以把自己設計的實驗項目提交到空間站,然後在地麵上遠程操作。他說:“同學們(men) ,你們(men) 現在要做的就是好好學習(xi) ,鍛煉好身體(ti) ,要勇敢追夢,相信未來一切皆有可能。”
很快,就到了告別的時刻,3名航天員分別向同學們(men) 送出祝福和期望——
翟誌剛說:“同學們(men) ,未來屬於(yu) 你們(men) !”
“探索浩瀚宇宙,發展航天事業(ye) ,建設航天強國是我們(men) 不懈追求的航天夢。希望同學們(men) 隻爭(zheng) 朝夕,不負韶華,在追夢的道路上堅定前行!”葉光富說。
王亞(ya) 平說:“飛天夢永不失重,科學夢張力無限。期待同學們(men) 繼續努力學習(xi) 科學知識,提高科學素養(yang) ,探索科學奧妙,未來的空間站將由你們(men) 來建設!”
課後,北京中學學生徐一航告訴記者,很高興(xing) 自己能運用所學的物理知識幫助“太空教師”解決(jue) 水油分離的問題。“這次與(yu) 航天員的交流令我非常難忘,也點燃了我的科學夢想。我為(wei) 中國航天的發展無比驕傲和自豪!”徐一航動情地說。
星空浩瀚無比,探索永無止境。正如航天員們(men) 的祝福,飛天夢與(yu) 科學夢將引領著更多青少年的夢想,激勵他們(men) 探索未知,種下科學思維的種子、生根發芽……
《光明日報》( 2022年03月24日 08版)
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