一堂既有深度更有高度的太空科普課

“同學們,你們知道世界上最冷的地方在哪裡嗎?就在我頭頂。”

圖為地面課堂的學生觀看太空人演示奇妙“桌球”科學實驗。本報記者洪星攝

◎本報記者付毅飛

“同學們,你們知道世界上最冷的地方在哪裡嗎?就在我頭頂。”荧幕上,太空人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櫃介紹說,“它可以製備出地面無法實現、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异事件。”

9月21日15時48分,“天宮課堂”第四課在中國空間站開講,神舟十六號太空人景海鵬、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、陝西延安、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。

太空人吞掉“比賽用球”

在結束對夢天艙的介紹後,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,太空裏的火苗近似球形,顏色偏藍。

桂海潮說,在地面,火焰燃燒後熱氣上升、冷氣下降,形成浮力對流,囙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,燃燒後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,太空裏氣體對流現象减弱,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,當燃燒穩定後,整體呈現出的就是燃燒非常充分的藍色狀態。

展示了火,太空人又玩起了水。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,但用幹毛巾裹住球拍,卻能把水球彈開。於是朱楊柱、桂海潮各持一拍,你來我往地較量起來。最後,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,太空人沒忘記解釋原理。原來,他們的毛巾表面佈滿微絨毛,其微納結構具有良好的疏水效能。類似工藝在我們的生活中也很常見,大家穿的衝鋒衣、速幹衣都是如此。

陀螺是歷次“天宮課堂”中常用的道具,但這次太空人拿出的陀螺相較以往的更大一些。當陀螺旋轉起來後,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係。這個原理有什麼用?桂海潮說,我們的空間站就是這樣在太空中自由轉身的。有網友感歎:“教授們真的想要教會我空間站工作流程。”

實驗環節結束後,孩子們與太空人展開熱烈互動。“太空中能看見太空垃圾嗎?”“在空間站看到的太陽和地球上看的有什麼不同?”“太空中沒有明顯參照物,怎麼判斷空間站的姿態和軌道是否發生變化?”一連串問題讓太空人連連點贊,直誇“既有深度更有高度”。

短短48分鐘,背後不簡單

本次“天宮課堂”全程約48分鐘,背後卻不簡單。

據中國太空人科研訓練中心助理研究員石玉生介紹,那場奇妙的桌球比賽,其實並非最初設計方案,其中還有一段小插曲。原來,地面工作人員設計的實驗方案,經在軌驗證後發現效果不理想,但這難不倒有著“博士乘組”之稱的神十六太空人。他們在軌自主探索,利用有限的條件和資料,自製了特殊球拍,並設計出最終方案。

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”?

記者從中國航太科技集團五院瞭解到,研製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,設計了天和覈心艙和問天實驗艙兩艙中繼天線接力的資料傳輸模式,保證直播訊號不間斷;設定了影像和話音設備的工作狀態,保證影像話音的清晰穩定;設定了整站網絡狀態,保證系統網路通信的穩定。所有人員大力協同,精心參與到任務的方方面面。

“天宮課堂”由中國載人航太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,載人航太工程相關參研參試組織提供支援。在空間站應用與發展階段,該活動還將持續開展。中國載人航太工程辦公室將繼續廣泛徵集關於“天宮課堂”的創意和建議。

本文標題: 一堂既有深度更有高度的太空科普課
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