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一堂既有深度更有高度的太空科普課
發布時間:2023/9/22 13:43:27
來源:科技日報   點擊:1386


圖為地面課堂的學生觀看航天員演示奇妙“乒乓球”科學實驗。記者 洪星攝

“同學們,你們知道世界上最冷的地方在哪里嗎?就在我頭頂?!逼聊簧?,航天員桂海潮指著中國空間站夢天實驗艙內的超冷原子物理實驗柜介紹說,“它可以制備出地面無法實現、溫度接近絕對零度的超低溫物質,這種物質的原子會呈現特殊狀態,會顯現肉眼可見的宏觀量子現象,可以幫助我們探索量子力學的奇異事件?!?br>
9月21日15時48分,“天宮課堂”第四課在中國空間站開講,神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮為廣大青少年帶來一場精彩的太空科普課,這也是“天宮課堂”首次在夢天艙內舉行。來自北京、內蒙古阿拉善盟、陜西延安、安徽桐城及浙江寧波5個地面課堂的約2800名學生代表參加了現場活動。

航天員吞掉“比賽用球”

在結束對夢天艙的介紹后,桂海潮在艙內點燃了一根蠟燭。與地面上的燭火對比可以發現,太空里的火苗近似球形,顏色偏藍。

桂海潮說,在地面,火焰燃燒后熱氣上升、冷氣下降,形成浮力對流,因此蠟燭的火焰呈錐形。而在空間站,微重力環境幾乎消除了浮力對流,燃燒后的氣體向各個方向運動的趨勢相同。

中國科學院空間應用中心研究員張璐對此解釋說,太空里氣體對流現象減弱,火焰燃燒時,獲取氧氣等助燃劑的過程是以擴散為主,獲取得非常均勻,速度比較緩慢,當燃燒穩定后,整體呈現出的就是燃燒非常充分的藍色狀態。

展示了火,航天員又玩起了水。他們擠出一個水球,打算來一場“太空乒乓球賽”。水球飄到乒乓球拍上,“啪”的一聲黏住了,但用干毛巾裹住球拍,卻能把水球彈開。于是朱楊柱、桂海潮各持一拍,你來我往地較量起來。最后,朱楊柱還一口把“比賽用球”吞了下去。地面現場的孩子們瞪大眼、張大嘴,看得全神貫注,看到有趣的地方,一些孩子邊樂邊揮起了手中的國旗。

比賽結束,航天員沒忘記解釋原理。原來,他們的毛巾表面布滿微絨毛,其微納結構具有良好的疏水性能。類似工藝在我們的生活中也很常見,大家穿的沖鋒衣、速干衣都是如此。

陀螺是歷次“天宮課堂”中常用的道具,但這次航天員拿出的陀螺相較以往的更大一些。當陀螺旋轉起來后,桂海潮懸浮身體,雙手握住陀螺的中心軸,像騎自行車一樣改變其方向,身體竟也隨之轉動起來。該實驗展現的是力矩與角動量的關系。這個原理有什么用?桂海潮說,我們的空間站就是這樣在太空中自由轉身的。有網友感嘆:“教授們真的想要教會我空間站工作流程?!?br>
實驗環節結束后,孩子們與航天員展開熱烈互動?!疤罩心芸匆娞绽鴨??”“在空間站看到的太陽和地球上看的有什么不同?”“太空中沒有明顯參照物,怎么判斷空間站的姿態和軌道是否發生變化?”一連串問題讓航天員連連點贊,直夸“既有深度更有高度”。

短短48分鐘,背后不簡單

本次“天宮課堂”全程約48分鐘,背后卻不簡單。

據中國航天員科研訓練中心助理研究員石玉生介紹,那場奇妙的乒乓球比賽,其實并非最初設計方案,其中還有一段小插曲。原來,地面工作人員設計的實驗方案,經在軌驗證后發現效果不理想,但這難不倒有著“博士乘組”之稱的神十六航天員。他們在軌自主探索,利用有限的條件和材料,自制了特殊球拍,并設計出最終方案。

本次活動的直播圖像清晰、話音穩定,但要知道,空間站在相距地面約400公里的軌道上高速運行,大約每90分鐘繞地球一圈,如何保證“天地傳佳音”?

記者從中國航天科技集團五院了解到,研制人員在任務實施前仔細比對了前期在軌飛行數據,針對相關飛行指令和飛行狀態開展精心設計與規劃,設計了天和核心艙和問天實驗艙兩艙中繼天線接力的數據傳輸模式,保證直播信號不間斷;設置了圖像和話音設備的工作狀態,保證圖像話音的清晰穩定;設置了整站網絡狀態,保證系統網絡通信的穩定。所有人員大力協同,精心參與到任務的方方面面。

“天宮課堂”由中國載人航天工程辦公室聯合教育部、科技部、中國科協、中央廣播電視總臺共同主辦,載人航天工程相關參研參試單位提供支持。在空間站應用與發展階段,該活動還將持續開展。中國載人航天工程辦公室將繼續廣泛征集關于“天宮課堂”的創意和建議。(記者 付毅飛)

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