“天宮課堂”第三課第二課授課內(nèi)容

每一次的“天宮課堂”授課，都會(huì)為大家展示航天員們的工作生活場(chǎng)景，并且演示生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。下面是小編給大家?guī)?lái)的“天宮課堂”第三課第二課授課內(nèi)容一覽，歡迎大家閱讀轉(zhuǎn)發(fā)!

“天宮課堂”第三課授課內(nèi)容

1、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙

展示介紹問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的基本情況以及科學(xué)手套 箱、生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜和變重力實(shí)驗(yàn)柜等設(shè)施設(shè)備。

2、毛細(xì)效應(yīng)

展示失重環(huán)境下液體顯著的毛細(xì)現(xiàn)象，講解毛細(xì) 現(xiàn)象的重要性及其工程應(yīng)用。

3、水球變“懶”

探究在微重力環(huán)境下，液體與液固混合體在相同 沖擊作用下的振動(dòng)表現(xiàn)。

4、太空趣味飲水

展示在微重力環(huán)境下，使用超長(zhǎng)吸管喝水的有趣 現(xiàn)象。

5、會(huì)調(diào)頭的扳手

展示微重力環(huán)境下的扳手旋轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

6、植物生長(zhǎng)研究

介紹生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜進(jìn)行的水稻種植和擬南芥種 植研究項(xiàng)目，演示樣本采集操作。

7、天地互動(dòng)環(huán)節(jié)

航天員與地面課堂師生進(jìn)行天地互動(dòng)。

“天宮課堂”第二課授課內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一：溫?zé)岬摹氨颉?/p>

【現(xiàn)象回顧】這一幕仿佛發(fā)生在“魔法世界”：透明的液球飄在半空中，王亞平用一根小棍點(diǎn)在液球上，球體瞬間開(kāi)始“結(jié)冰”，幾秒鐘就變成通體雪白的“冰球”。王亞平說(shuō)，這枚“冰球”摸上去是溫?zé)岬摹?/p>

【專(zhuān)家解讀】“太空‘冰雪’實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是過(guò)飽和乙酸鈉溶液形核、結(jié)晶的過(guò)程，過(guò)程當(dāng)中會(huì)釋放熱量?！敝袊?guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員張璐介紹，過(guò)飽和溶液結(jié)晶通常需要外界“擾動(dòng)”，而這個(gè)實(shí)驗(yàn)的“玄機(jī)”就在于小棍上沾有晶體粉末，為過(guò)飽和乙酸鈉溶液提供了凝結(jié)核，進(jìn)而析出三水合乙酸鈉晶體。

【延伸閱讀】在地面上進(jìn)行結(jié)晶實(shí)驗(yàn)時(shí)，晶體的樣子可能因容器形狀不同有很大差異。而在微重力環(huán)境中，晶體并不受容器的限制，可以懸浮在半空“自由生長(zhǎng)”，這與中國(guó)空間站里的無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜相呼應(yīng)。無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜目前主要有兩個(gè)用途：一是實(shí)現(xiàn)材料在無(wú)容器狀態(tài)下從熔融到冷卻凝固的過(guò)程，供科研人員收集物性參數(shù)進(jìn)行研究;二是用于特殊材料在軌生長(zhǎng)，縮短新材料從實(shí)驗(yàn)室走向流水線、走進(jìn)大眾視野的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)二：“拉不斷”的液橋

【現(xiàn)象回顧】葉光富將水分別擠在兩塊液橋板上，水球狀似倒扣著的碗。液橋板合攏，兩個(gè)水球“碗底”挨“碗底”;液橋板分開(kāi)，一座中間細(xì)、兩頭粗的“橋”將兩塊板相連;王亞平再將液橋板拉遠(yuǎn)，液橋變得更細(xì)、更長(zhǎng)，仍然沒(méi)有斷開(kāi)。

【專(zhuān)家解讀】張璐介紹，微重力環(huán)境與液體表面張力是液橋得以成形的主要原因。日常生活中的液橋不易被察覺(jué)，比如洗手時(shí)兩個(gè)指尖偶然形成幾毫米液柱，再拉遠(yuǎn)一點(diǎn)就會(huì)受重力作用坍塌。而在空間站里，航天員輕松演示出比地面大數(shù)百倍的液橋，這在地面上是不可能看到的景象。

【延伸閱讀】液體表面張力是“天宮課堂”中的高頻詞，天宮一號(hào)太空授課、中國(guó)空間站首次太空授課做過(guò)的水膜、水球?qū)嶒?yàn)都闡釋了這一原理。中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員康琦介紹，空間站可以最大限度擺脫地面重力影響，為包括液橋?qū)嶒?yàn)在內(nèi)的流體力學(xué)研究創(chuàng)造了良好的條件。2016年9月15日，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室?guī)е簶驘崦?xì)對(duì)流實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目升空。

實(shí)驗(yàn)三：“分不開(kāi)”的水和油

現(xiàn)象回顧】王亞平用力搖晃一個(gè)裝有水和油的瓶子，讓水油充分混合，瓶中一片黃色。時(shí)間一分一秒過(guò)去，瓶中沒(méi)有發(fā)生任何變化，油滴仍然均勻分布在水中。葉光富前來(lái)助力，抓著系在瓶上的細(xì)繩甩動(dòng)瓶子。數(shù)圈后，水油明顯分離，油在上層，水在下層。

【專(zhuān)家解讀】“我們都知道地面上油比水輕，平時(shí)喝湯的時(shí)候看到油花都習(xí)以為常?！敝袊?guó)科學(xué)院物理研究所研究員梁文杰說(shuō)，然而在空間站中，情況卻大不一樣，水和油之所以“難舍難分”、長(zhǎng)時(shí)間保持混合態(tài)，是由于在微重力環(huán)境下密度分層消失了，也就是浮力消失了。

“水油在天上成功分離的原因是，瓶子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)類(lèi)似離心機(jī)，可以理解為離心作用使得浮力重新出現(xiàn)了。”張璐說(shuō)。

【延伸閱讀】科研人員可以借助微重力環(huán)境特性開(kāi)展研究，例如利用密度分層消失，在微重力環(huán)境下向熔融合金中注入氣體，可以得到航空航天、能源和環(huán)保領(lǐng)域的重要材料——泡沫金屬。

與之相關(guān)的是，高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜能夠提供高微重力環(huán)境，其內(nèi)部微重力水平是空間站艙內(nèi)百倍到千倍，更接近真實(shí)宇宙空間;外部設(shè)計(jì)氣浮、磁浮兩級(jí)懸浮，減輕了空間站姿態(tài)和軌道控制機(jī)動(dòng)產(chǎn)生的加速度、各類(lèi)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力矩和震動(dòng)、航天員活動(dòng)帶來(lái)的質(zhì)心變化和沖擊、太陽(yáng)風(fēng)和稀薄大氣的擾動(dòng)等干擾因素影響，能夠支持更為精密的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)四：翻跟頭的“冰墩墩”

【現(xiàn)象回顧】北京冬奧會(huì)吉祥物“冰墩墩”壓軸登場(chǎng)，迎來(lái)太空之旅的“高光時(shí)刻”。王亞平水平向前拋出“冰墩墩”擺件，一向憨態(tài)可掬的“墩墩”姿態(tài)格外輕盈，接連幾個(gè)“空翻”畫(huà)出了一條漂亮的直線，穩(wěn)穩(wěn)站在了葉光富手中。

【專(zhuān)家解讀】太空拋物實(shí)驗(yàn)展示了牛頓第一定律所描述的現(xiàn)象。在空間站中，“冰墩墩”擺件被拋出后幾乎不受外力影響，保持近似勻速直線運(yùn)動(dòng)?！疤鞂m課堂”地面主課堂授課老師、北京師范大學(xué)第二附屬中學(xué)物理教師張健介紹，地球人眼中物體運(yùn)動(dòng)的理想狀態(tài)，如今得以在太空中一探究竟。

【延伸閱讀】我們?yōu)槭裁匆_(kāi)展在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)?張璐介紹，目前正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，一是要揭示微重力環(huán)境下的特殊現(xiàn)象，屬于從科學(xué)角度認(rèn)識(shí)世界;二是通過(guò)在軌實(shí)驗(yàn)助力地面科學(xué)研究，改進(jìn)工藝水平;三是艙外有高真空環(huán)境、輻照、亞磁場(chǎng)等，這些特殊環(huán)境因素對(duì)生物體、材料、元器件等影響也是我們要研究的內(nèi)容;四是進(jìn)一步探索未知領(lǐng)域，包括暗物質(zhì)探測(cè)、行星起源探索等。問(wèn)天、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空后，還會(huì)有一大批前沿科學(xué)實(shí)驗(yàn)陸續(xù)在中國(guó)空間站開(kāi)展。

神舟十四號(hào)航天員的太空工作和生活

6月5日神舟十四號(hào)載人飛船成功發(fā)射，陳冬、劉洋和蔡旭哲順利進(jìn)駐空間站天和核心艙，正式開(kāi)啟為期6個(gè)月的在軌駐留。如今3名航天員“太空之旅”的時(shí)間已過(guò)2/3。

航天員的太空工作和生活豐富多彩。比如，迎接“新居”，建立進(jìn)駐環(huán)境。問(wèn)天艙作為核心艙的備份，必須具備載人環(huán)境的駐留能力，因此問(wèn)天艙就位后，航天員的主要工作就是進(jìn)行問(wèn)天艙狀態(tài)設(shè)置及生活設(shè)施檢查，確保問(wèn)天艙隨時(shí)具備航天員駐留的條件。7月24日，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙成功對(duì)接，中國(guó)航天員的“太空之家”正式升級(jí)擴(kuò)建。7月25日，“神十四”乘組成功開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)艙艙門(mén)，正式進(jìn)入“新居”。用陳冬的話(huà)形容，“房子很大，6個(gè)臥室，兩個(gè)衛(wèi)生間，還有健身房、儲(chǔ)物間……”

作為空間站首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，問(wèn)天艙搭載了多個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜，航天員需要配合地面開(kāi)展大量空間科學(xué)實(shí)(試)驗(yàn)。自入駐問(wèn)天艙以來(lái)，“神十四”乘組已完成平臺(tái)儀器區(qū)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的解鎖功能檢測(cè)、設(shè)備安裝等工作。科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜在軌啟用后，以高等植物培養(yǎng)為代表的植物生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)已取得階段性進(jìn)展。在出征太空前，蔡旭哲帶上了一些植物種子，前不久，他在太空栽種的西紅柿也成功長(zhǎng)出了幼苗。

在軌訓(xùn)練是航天員執(zhí)行飛行任務(wù)的關(guān)鍵動(dòng)作。空間站階段任務(wù)密集、要求更高，為更好地確保各項(xiàng)任務(wù)順利實(shí)施，“神十四”乘組在軌開(kāi)展了包括交會(huì)對(duì)接、機(jī)械臂、出艙活動(dòng)等操作訓(xùn)練以及應(yīng)急救生、醫(yī)療技能等訓(xùn)練項(xiàng)目，為后續(xù)出艙等各項(xiàng)任務(wù)做好了充分準(zhǔn)備。

9月2日0時(shí)33分，“神十四”乘組圓滿(mǎn)完成約6小時(shí)出艙活動(dòng)的全部既定任務(wù)，以多個(gè)“首次”吸引了人們關(guān)注。這是航天員首次從氣閘艙出艙，首次由小機(jī)械臂輔助實(shí)施出艙活動(dòng)，首次驗(yàn)證問(wèn)天艙艙外自主轉(zhuǎn)移主路徑。9月17日17時(shí)47分，經(jīng)過(guò)約5小時(shí)的出艙活動(dòng)，陳冬、劉洋、蔡旭哲再次密切協(xié)同，完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)。此次神舟十四號(hào)乘組的第二次出艙，也創(chuàng)造了中國(guó)航天員兩次出艙活動(dòng)間隔時(shí)間最短紀(jì)錄——16天。

繁忙的工作之余，為保證身心健康、狀態(tài)良好，航天員們每日都要在軌運(yùn)動(dòng)鍛煉。問(wèn)天艙為航天員提供了更大的空間，“太空自行車(chē)”也被轉(zhuǎn)移至此。只有身體健健康康，工作才能動(dòng)力滿(mǎn)滿(mǎn)。

“天宮課堂”自推出以來(lái)，已成功舉行了兩次太空授課，取得了良好的社會(huì)效果。在由神舟十四號(hào)航天員進(jìn)行的“天宮課堂”太空授課活動(dòng)中，3名航天員將在軌介紹和展示中國(guó)空間站問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙工作生活場(chǎng)景，演示微重力環(huán)境下毛細(xì)效應(yīng)、水球變“懶”等實(shí)驗(yàn)，并與地面課堂進(jìn)行互動(dòng)交流。他們將邀請(qǐng)廣大青少年在地面同步嘗試開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，從天地差異中感知宇宙的奧秘、體驗(yàn)探索的樂(lè)趣。

“中國(guó)空間站永遠(yuǎn)值得期待!”“神十四”乘組的在軌任務(wù)也在持續(xù)進(jìn)行中。