“天宮課堂”再度開(kāi)講 探索奇妙太空世界
光明日?qǐng)?bào)記者 章文 光明日?qǐng)?bào)通訊員 占康
3月23日是神舟十三號(hào)乘組航天員翟志剛、王亞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(guó)空間站為青少年們講授了“天宮課堂”第二課。此次的地面主課堂設(shè)在中國(guó)科技館,分課堂設(shè)在西藏拉薩和新疆烏魯木齊。當(dāng)天下午,記者走進(jìn)中國(guó)科技館,在地面主課堂同青少年們一起聆聽(tīng)了這堂精彩的太空科普課。
15時(shí)44分,“天宮課堂”正式開(kāi)課。
“太空探索永無(wú)止境,大家好,我是‘太空教師’王亞平,很開(kāi)心我們又見(jiàn)面了,今天是我們的‘天宮課堂’第二課……”“我是指令長(zhǎng)翟志剛,繼續(xù)擔(dān)任拍攝工作?!薄拔沂呛教靻T葉光富,很高興能夠再次給大家分享太空中的科學(xué)知識(shí)?!?/p>
熟悉的聲音響起,“太空教師團(tuán)隊(duì)”的身影再次出現(xiàn)在“天宮課堂”,立刻就將同學(xué)們“帶入”奇妙的太空。
鏡頭一 在中國(guó)空間站做“冰雪”實(shí)驗(yàn)
前不久,北京2022年冬奧會(huì)與冬殘奧會(huì)讓人們領(lǐng)略了冰雪運(yùn)動(dòng)的魅力?!疤战處煛蓖鮼喥绞紫日故镜谋闶翘铡氨睂?shí)驗(yàn)。只見(jiàn)她拿出一個(gè)裝有過(guò)飽和乙酸鈉溶液的透明袋子,袋口連接著一根吸管。接著,她小心翼翼地從袋子里擠出溶液,經(jīng)過(guò)幾次嘗試后,在吸管口漸漸地形成一個(gè)透明液體球?!榜R上就是見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻了?!蓖鮼喥接锰崆罢戳它c(diǎn)結(jié)晶核的毛根輕輕碰觸球體,仿佛被施了魔法一般,透明球迅速變成了結(jié)晶球,看起來(lái)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(guò)飽和溶液,在這種溶液里,只要有一丁點(diǎn)的結(jié)晶核顆粒,就能打破它的穩(wěn)定狀態(tài),析出大量的晶體?!?王亞平揭示了其中的奧秘,而在析出晶體時(shí),還會(huì)釋放熱量,因此這顆“冰球”摸起來(lái)有發(fā)熱的感覺(jué)。
在空間站內(nèi),微重力環(huán)境下液體的表面張力作用使得擠出的液體形成了飽滿(mǎn)均勻的液體球。為了向同學(xué)們更直觀(guān)地展示表面張力,王亞平緊接著做了第二個(gè)實(shí)驗(yàn)。只見(jiàn)她手里拿著兩塊塑料板,葉光富拿著裝有飲用水的袋子向兩塊塑料板的表面分別擠上一個(gè)水球。與此同時(shí),地面主課堂的學(xué)生們也在做著一樣的實(shí)驗(yàn)。王亞平將兩個(gè)水球靠在一起直至相融后,又將它們緩緩拉開(kāi),一座奇特的液橋搭建而成。
在地面主課堂現(xiàn)場(chǎng),記者觀(guān)察到,同學(xué)們手中并沒(méi)有出現(xiàn)相同的現(xiàn)象?!疤鞂m課堂”授課專(zhuān)家組成員、北京交通大學(xué)副教授陳征告訴記者,液橋是水在表面張力的作用下將兩個(gè)塑料板聯(lián)結(jié)起來(lái)所形成的。在空間站的微重力環(huán)境下,水有一點(diǎn)點(diǎn)的表面張力就可以形成液橋。而在地面有重力的因素,需要運(yùn)用高壓等條件才能實(shí)現(xiàn),兩者的實(shí)驗(yàn)原理也不相同。
鏡頭二 “冰墩墩”亮相“天宮課堂”
在隨后太空中的浮力實(shí)驗(yàn)中,王亞平遇到了“難題”。在屏幕中可以看到,她拿著一個(gè)小瓶子,里面裝有兩種液體,分別是透明的水和黃色的食用油。王亞平和同學(xué)們一起將各自手中的瓶子進(jìn)行搖晃并靜置后,天地課堂出現(xiàn)了截然不同的現(xiàn)象:同學(xué)們手中瓶子里的液體漸漸形成分層,而王亞平的瓶子里水油還是混合在一起。
怎么辦?王亞平向地面課堂的同學(xué)們求助。一位同學(xué)提議,使用旋轉(zhuǎn)的方式,借助離心作用將水和油分開(kāi)。“人工離心機(jī)”葉光富隨即進(jìn)行了演示,只見(jiàn)他將繩子系在瓶口,快速旋轉(zhuǎn)瓶子,不一會(huì)兒,瓶子里的水油混合液就分層了。
展示完太空奇妙的液體現(xiàn)象后,王亞平開(kāi)始進(jìn)行最后一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——太空拋物。此時(shí),一個(gè)小巧可愛(ài)的北京2022年冬奧會(huì)吉祥物“冰墩墩”在“天宮課堂”閃亮登場(chǎng)。據(jù)了解,這位頂流“助教”去年就隨著神舟十三號(hào)乘組一起進(jìn)駐中國(guó)空間站。
只見(jiàn)王亞平用手指輕輕一推,“冰墩墩”徑直慢慢飄向不遠(yuǎn)處的葉光富。葉光富接住后,又將其推向王亞平,“冰墩墩”在兩人之間來(lái)回做著近似勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
“平拋運(yùn)動(dòng)指的是在不計(jì)空氣阻力的情況下,將一個(gè)物體以水平初速度拋出并受重力作用的運(yùn)動(dòng)?!薄疤鞂m課堂”地面主課堂授課老師、北京師范大學(xué)第二附屬中學(xué)物理教師張健告訴記者,“‘冰墩墩’能在空間站里做近似勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),是因?yàn)樵诳臻g站微重力的環(huán)境下,物體是幾乎不受重力影響的?!?/p>
鏡頭三 “太空教具”科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜首次登場(chǎng)
有趣的實(shí)驗(yàn)演示完畢,中國(guó)空間站上兩個(gè)炫酷的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜——高微重力實(shí)驗(yàn)柜和無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜首次登場(chǎng),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)介紹和實(shí)驗(yàn)視頻回放,“太空教師”們利用“太空教具”實(shí)驗(yàn)柜形象地展示了本次任務(wù)中的空間科學(xué)實(shí)(試)驗(yàn)進(jìn)展。
“科學(xué)實(shí)驗(yàn)是助力科學(xué)研究的重要手段,科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜是我們?cè)诳臻g站開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)施,等到問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射入軌之后,還將會(huì)增加更多的實(shí)驗(yàn)柜,開(kāi)展更多領(lǐng)域的科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?!敝锌圃嚎臻g應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉表示,中國(guó)空間站內(nèi)還有生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、微重力流體物理實(shí)驗(yàn)柜等十幾個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜,未來(lái)將支撐開(kāi)展大規(guī)??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)。
“到那時(shí)候,中外科學(xué)家都可以依托實(shí)驗(yàn)柜來(lái)開(kāi)展研究,我們中國(guó)的空間站將成為一個(gè)造福全人類(lèi)的太空科學(xué)平臺(tái)。”葉光富說(shuō),“同學(xué)們,我們也熱切地期待你們能提出自己的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)想,說(shuō)不定下一次我們?cè)谔罩姓故镜木褪悄愕膶?shí)驗(yàn)項(xiàng)目了?!?/p>
鏡頭四 天地互動(dòng),精彩繼續(xù)
太空實(shí)驗(yàn)讓人意猶未盡,天地之間的精彩互動(dòng)還在延續(xù)。
“在空間站流眼淚,是像果凍一樣在眼角拉得很長(zhǎng)還是會(huì)蹦出來(lái),一顆顆地飄起來(lái)?”
“空間站里看到的月亮和地球上看到的一樣嗎?”
“太空中的水能燒開(kāi)嗎?”
“如何成為一名到空間站里做實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家?”
…………
在天地互動(dòng)環(huán)節(jié)中,網(wǎng)友們和地面課堂的同學(xué)們拋出了許多有趣的問(wèn)題,3位航天員耐心詳細(xì)作答。
王亞平與同學(xué)們分享了在空間站流淚的感受:“在空間站里飛行這么久,我們也經(jīng)歷過(guò)許多心情激動(dòng)乃至熱淚盈眶的時(shí)刻。但眼淚無(wú)法像在地面時(shí)那樣自然地流下來(lái),而是在眼眶中打轉(zhuǎn),或者是在眼角。所以在地面上強(qiáng)忍眼淚故作堅(jiān)強(qiáng)也許很難,但是在太空中我們就很容易做到。”
葉光富更是鼓勵(lì)同學(xué)們未來(lái)到空間站上來(lái)做實(shí)驗(yàn),也可以把自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提交到空間站,然后在地面上遠(yuǎn)程操作。他說(shuō):“同學(xué)們,你們現(xiàn)在要做的就是好好學(xué)習(xí),鍛煉好身體,要勇敢追夢(mèng),相信未來(lái)一切皆有可能。”
很快,就到了告別的時(shí)刻,3名航天員分別向同學(xué)們送出祝福和期望——
翟志剛說(shuō):“同學(xué)們,未來(lái)屬于你們!”
“探索浩瀚宇宙,發(fā)展航天事業(yè),建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)是我們不懈追求的航天夢(mèng)。希望同學(xué)們只爭(zhēng)朝夕,不負(fù)韶華,在追夢(mèng)的道路上堅(jiān)定前行!”葉光富說(shuō)。
王亞平說(shuō):“飛天夢(mèng)永不失重,科學(xué)夢(mèng)張力無(wú)限。期待同學(xué)們繼續(xù)努力學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí),提高科學(xué)素養(yǎng),探索科學(xué)奧妙,未來(lái)的空間站將由你們來(lái)建設(shè)!”
課后,北京中學(xué)學(xué)生徐一航告訴記者,很高興自己能運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)幫助“太空教師”解決水油分離的問(wèn)題?!斑@次與航天員的交流令我非常難忘,也點(diǎn)燃了我的科學(xué)夢(mèng)想。我為中國(guó)航天的發(fā)展無(wú)比驕傲和自豪!”徐一航動(dòng)情地說(shuō)。
星空浩瀚無(wú)比,探索永無(wú)止境。正如航天員們的祝福,飛天夢(mèng)與科學(xué)夢(mèng)將引領(lǐng)著更多青少年的夢(mèng)想,激勵(lì)他們探索未知,種下科學(xué)思維的種子、生根發(fā)芽……
《光明日?qǐng)?bào)》( 2022年03月24日 08版)
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