原标题:“天宫课堂”再谈探索奇妙的太空世界
3月23日,学生在中国科技馆地面主教室听《天宫课堂》。本报记者张文摄/光明图片
3月23日,在新疆乌鲁木齐市第七十中学,学生观看“天宫课堂”第二课,进行油水分离实验。新华社
3月23日是神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶广福在轨停留的第159天。返回途中,三名航天员在中国空间站给青少年上了“天宫课堂”第二课。地面主班设在中国科技馆,分班设在西藏拉萨和新疆乌鲁木齐。下午,记者走进中国科技馆,在地面的主教室里,与青少年一起听了这一堂精彩的空间科学课。
15时44分,“天宫课堂”正式开始。
“太空探索永无止境。大家好,我是太空老师王亚平。很高兴再次见到你。今天是我们天宫课堂的第二节课……”“我是指令长翟志刚,我要继续拍了。”“我是航天员叶广福,很高兴再次和大家分享太空中的科学知识。”
当熟悉的声音响起,“太空教师团队”的身影再次出现在“天宫课堂”,立刻将学生们“带入”了奇妙的太空。
镜头一 在中国空间站做“冰雪”实验
前不久,北京2022年冬奥会和冬残奥会让人们领略了冰雪运动的魅力。“太空老师”王亚平首次在太空演示“冰雪”实验。她只拿出一个透明的袋子,里面装着过饱和的醋酸钠溶液,袋口连着一根吸管。然后,她小心翼翼地从袋子里挤出溶液,几次尝试后,吸管口处逐渐形成一个透明的液体球。“是见证奇迹的时候了。”王亚平用事先带着一点晶核的发根轻轻碰了一下球,好像被施了魔法,透明的球很快变成了水晶球,看起来像个“冰球”。
“乙酸钠溶液极易溶于高温水,容易形成过饱和溶液。在这种溶液中,只要有一点晶核粒子,就能打破其稳定状态,析出大量晶体。”王亚平道出了其中的奥秘,晶体沉淀时会释放热量,所以这个“冰球”摸起来是热的。
在空间站中,微重力环境下液体的表面张力使挤压出来的液体形成饱满均匀的液球。为了更直观地向学生展示表面张力,王亚平接着做了第二个实验。她看到手里拿着两个塑料板,叶广福正拿着一个装满饮用水的袋子在两个塑料板的表面挤一个水球。与此同时,地面主教室里的学生也在做着同样的实验。王亚平把两个水球放在一起,直到融合,然后慢慢把它们拉开,搭建了一个奇怪的液体桥。
在地面的主教室,记者观察到,同样的现象并没有出现在学生手中。“天宫课堂”教学专家组成员、北交大副教授陈正告诉记者,液桥是由两块塑料板在表面张力的作用下连接而成的。在空间站的微重力环境下,水的一点点表面张力就能形成液桥。而地面有重力因素,只有利用高压等条件才能实现,它们的实验原理也不一样。
镜头二 “冰墩墩”亮相“天宫课堂”
在随后的太空浮力实验中,王亚平遇到了一个“难题”。在屏幕上可以看到,她正拿着一个小瓶子,里面装着两种液体,透明的水和黄色的食用油。王亚平和同学们将手中的瓶子摇晃、站立后,天地教室里出现了完全不同的现象:同学们手中的瓶子里的液体逐渐形成了一层层的液体,而王亚平手中的瓶子里的水和油仍然混合在一起。
我该怎么办?王亚平向地面班的同学求助。一个同学建议用旋转离心的方法分离水油。“人工离心机”叶光福立即演示,将绳子系在瓶口,快速旋转瓶子。不一会儿,瓶子里的水油混合物就分层了。
演示完太空中奇妙的液体现象,王亚平开始了最后一个实验,——太空抛物。此时,一只小巧可爱的北京2022年冬奥会吉祥物“冰盾盾”在“天宫课堂”首次亮相。据了解,这位顶级“助教”是去年随神舟十三号机组进入中国空间站的。
只见王亚平用手指轻轻一推,“冰墩墩”直直的,慢慢飘向附近的叶广福。叶广福接住后,推给王亚平,“冰墩”以近似匀速直线在两人之间来回移动。
“平抛运动是指物体以水平初速度抛出,并受到重力作用,不考虑空气阻力的运动。”天宫教室地面主教室、北师大二附中物理老师张健告诉记者,“‘冰敦敦’在空间站可以做近似匀速直线运动,因为在空间站的微重力环境下,物体几乎不受重力影响。”
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……
(本报记者 章文 本报通讯员 占康)