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高能！“天宮課堂”第二課開講

來源：環(huán)球時報 ? 2022-03-28 11:36:33

編者的話：3月23日，“天宮課堂”第二課在中國空間站開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站為廣大青少年再度帶來一場“高能”的太空科普課。本次“天宮課堂”選擇的知識點與之前相比有哪些不同，太空授課這種形式具有哪些重要意義呢?

在約45分鐘的授課中，翟志剛、王亞平、葉光富相互配合，生動演示微重力環(huán)境下太空“冰雪”實驗、液橋演示實驗、水油分離實驗、太空拋物實驗，深入淺出講解實驗現(xiàn)象背后的科學原理，同時展示部分空間科學設施，介紹在空間站的工作生活情況。授課期間，航天員通過視頻通話形式與地面課堂師生進行互動交流。

中科院空間應用工程與技術中心應用發(fā)展中心主任張偉在接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示，與中國空間站第一次太空授課不同的是，第二次太空授課中，中國空間站的實驗機柜也參與到授課過程中，3名航天員將日常生活中的一些科學知識和航天員在太空中的研究結(jié)合起來進行演示。

在首先進行的太空“冰雪”實驗中，“太空教師”王亞平演示了失重狀態(tài)下的飽和液體結(jié)晶現(xiàn)象。據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，這項實驗由中科院空間應用工程與技術中心提交，主要是利用過飽和無水醋酸鈉溶液結(jié)晶來呈現(xiàn)“點水成冰”的效果。

中科院物理研究所研究員魏紅祥在接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示，在空間站的微重力環(huán)境中開展這項實驗，它的結(jié)晶狀況跟地面上開展實驗的差別很大，空間站中并未使用容器，最終結(jié)晶為圓球狀，還可以往外發(fā)展，但如果在地面使用容器開展實驗，受容器限制，只能往內(nèi)結(jié)晶。

來自中國科技館“地面課堂”的吳老師介紹，這項實驗所引出的空間站上的無容器材料實驗柜堪稱是研究材料的“大國重器”。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，無容器材料科學實驗柜通過靜電場精確控制樣品位置，利用激光加熱可使樣品最高溫度達3000攝氏度，可以開展金屬及非金屬化合物材料物性的研究。可揭示各類材料的特性及生長規(guī)律，攻克在地面條件下材料制備無法解決的難題，開發(fā)出具有新型功能的材料。實驗成果可在高溫單晶合金(航空發(fā)動機和燃氣輪機葉片)、核電站高溫材料、新型鐵基超導材料、新型紅外遙感探測材料、醫(yī)學探測器材料等領域獲得應用。

在液橋演示實驗中，王亞平演示了失重環(huán)境下水的表面張力作用。天宮課堂地面主課堂授課教師李曉彤介紹稱，在地面上無法做出空間站上這么大的液橋，而“太空老師”們就可以更加形象地展現(xiàn)這個實驗，讓同學們對于液體表面張力有更加直觀和深刻的認識。“太空授課的液橋?qū)嶒炓环矫媸菚局R的一種非常好的實踐和補充，讓同學們在頭腦中靠想象才能理解的圖像得以放大和實現(xiàn)，從而更加深刻地去理解這個概念。”在水油分離實驗中，王亞平演示的是失重環(huán)境下水油分層現(xiàn)象消失、通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力實現(xiàn)分層的現(xiàn)象。吳老師介紹稱，這些實驗共同展示的現(xiàn)象都是密度分層的消失，原因就在于空間站中的微重力環(huán)境。

微重力環(huán)境有什么作用?吳老師解釋稱，如果在空間站的微重力環(huán)境下，向熔融的合金中注入氣體，就可以得到高質(zhì)量的泡沫金屬，利用的正是微重力環(huán)境沒有密度分層這個優(yōu)勢。這種泡沫金屬是重要的航空航天材料，在能源和環(huán)保領域也非常重要。而這還只是微重力環(huán)境一個簡單直觀的應用。

在最后開展的太空拋物實驗中，王亞平用冰墩墩演示了天地之間拋物的區(qū)別。天宮課堂地面主課堂授課老師張健介紹稱，通過這項實驗可以引申出牛頓的高山大炮實驗和第一宇宙速度的概念。“牛頓的高山大炮實驗是一種思想實驗，如果掌握了思想實驗，就可以在邏輯力量的支配下去探索未知的世界。”張健稱。

標簽： 天宮課堂 太空授課 科學傳播 安全隱患

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