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“天宫课堂”第二课开讲 航天员讲解实验科学原理

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2022-03-24 07:37:51  

原标题:“天宫课堂”第二课开讲 太空实验背后蕴含哪些奥秘?

“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再上太空科普课

据新华社电 “天宫课堂”第二课23日开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课。

据中国载人航天工程办公室介绍,在约45分钟的授课中,神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合,生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验,讲解了实验现象背后的科学原理,展示了部分空间科学设施,介绍了在空间站的工作生活情况。

“天宫课堂”第二课开讲

授课期间,航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了互动交流。

这次太空授课活动在中国科技馆设地面主课堂,在西藏拉萨、新疆乌鲁木齐设2个地面分课堂。

后续,“天宫课堂”将持续开展太空授课活动,进行形式多样、内容丰富的航天科普教育。

太空实验背后蕴含哪些奥秘?

“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富为什么要做科学实验?背后蕴含着哪些科学奥妙?与人类探索浩瀚宇宙又有什么关联?多位专家一一进行解读。

实验一:温热的“冰球”

【现象回顾】这一幕仿佛发生在“魔法世界”:透明的液球飘在半空中,王亚平用一根小棍点在液球上,球体瞬间开始“结冰”,几秒钟就变成通体雪白的“冰球”。

王亚平说,这枚“冰球”摸上去是温热的。

【专家解读】“太空‘冰雪’实验实际上是过饱和乙酸钠溶液形核、结晶的过程,过程当中会释放热量。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张璐介绍,过饱和溶液结晶通常需要外界“扰动”,而这个实验的“玄机”就在于小棍上沾有晶体粉末,为过饱和乙酸钠溶液提供了凝结核,进而析出三水合乙酸钠晶体。

【延伸阅读】在地面上进行结晶实验时,晶体的样子可能因容器形状不同有很大差异。

而在微重力环境中,晶体并不受容器的限制,可以悬浮在半空“自由生长”,这与中国空间站里的无容器材料实验柜相呼应。

无容器材料实验柜目前主要有两个用途:一是实现材料在无容器状态下从熔融到冷却凝固的过程,供科研人员收集物性参数进行研究;二是用于特殊材料在轨生长,缩短新材料从实验室走向流水线、走进大众视野的时间。

“天宫课堂”第二课开讲

实验二:“拉不断”的液桥

【现象回顾】叶光富将水分别挤在两块液桥板上,水球状似倒扣着的碗。

液桥板合拢,两个水球“碗底”挨“碗底”;液桥板分开,一座中间细、两头粗的“桥”将两块板相连;王亚平再将液桥板拉远,液桥变得更细、更长,仍然没有断开。

【专家解读】张璐介绍,微重力环境与液体表面张力是液桥得以成形的主要原因。

日常生活中的液桥不易被察觉,比如洗手时两个指尖偶然形成几毫米液柱,再拉远一点就会受重力作用坍塌。

而在空间站里,航天员轻松演示出比地面大数百倍的液桥,这在地面上是不可能看到的景象。

【延伸阅读】液体表面张力是“天宫课堂”中的高频词,天宫一号太空授课、中国空间站首次太空授课做过的水膜、水球实验都阐释了这一原理。

中国科学院力学研究所研究员康琦介绍,空间站可以最大限度摆脱地面重力影响,为包括液桥实验在内的流体力学研究创造了良好的条件。

“天宫课堂”第二课开讲

实验三:“分不开”的水和油

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