“天宮課堂”第四課開講 開啟連接地球與太空的夸姣之門

  9月21日下午，“天宮課堂”第四課在中國空間站開講，新晉“太空教師”——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節精彩的太空科普課。

  “天宮課堂”是一扇連接地球與太空的夸姣之門。這是中國航天員初次在夢天實驗艙內進行授課。記者專程來到位於北京航空航天大學的地上課堂，在這裡與同學們一同跟隨航天員穿越波瀾壯闊的星空，展開一場關於国际的夸姣旅程。

  15時48分，三位博士航天員如約“飛”到了大屏幕中心，同我们打招呼。隨后，跟隨“攝像師”景海鵬的鏡頭，全新的太空教室——夢天實驗艙的場景在同學們眼前缓缓呈現。

  桂海潮介紹，在夢天實驗艙內，有空間站裡最多的科學實驗設備，有13個科學實驗櫃的安裝空間，還具備載荷自動進出艙功用。

  “夢天艙實驗載荷區域是夢天艙的中心區域，在這裡能够開展流體物理、资料科學、燃燒科學等微重力物理科學的基礎研讨，同時還能探求工程技術領域的前沿問題。”朱楊柱指著頭頂上的高溫资料科學實驗櫃，趣稱其為“太空煉丹爐”，榜首批在“煉丹爐”裡承受高溫考驗制備的资料，已隨神舟十五號航天員返回地上，有期望推動半導體技術的進步和升級換代。

  “同學們，你們知道国际上最冷的当地在哪裡嗎？”桂海潮馬上做出了答复，“就在我頭頂——超冷原子物理實驗櫃，它能够制備出挨近絕對零度的超低物質，這種物質的原子會呈現特别的狀態，幫助我們更好地探究量子力學的奇異国际。”

  空間站裡的實驗櫃出了問題該怎麼辦？桂海潮來到了一台在線維修裝調操作櫃前，打開擋板為我们展现了空間站裡的太空維修工廠。“它具有超大的操作空間，装备了一款小機械臂，一款VR眼鏡以及一個可移動的維修渠道，用多種手法來輔助我們完结對載荷的裝配、維修、清潔等精細操作。”桂海潮說。

  在約48分鐘的互動沟通授課過程中，三位“太空教師”在軌演示了球形火焰實驗、夸姣“乒乓球”實驗、動量守恆實驗以及又見陀螺實驗等一系列炫酷又风趣的實驗，六合間掌聲和笑聲此伏彼起。

  空間站中蠟燭的燃燒與地上终究有什麼區別？課堂上，當蠟燭被點燃后，能够正常的看到，與以往地上蠟燭的錐形火焰不同，空間站中燃燒的蠟燭火焰呈現藍色，形狀近似球形。朱楊柱輕輕轉動蠟燭，火焰的形狀幾乎沒有變化。

  為什麼會有這樣的差別呢？桂海潮解釋：因為在地上有重力的效果，燃燒后的熱氣上升冷氣下降形成了浮力對流，因而蠟燭的火焰呈錐形。而在空間站裡，微重力環境幾乎消除了這種浮力對流，燃燒后的氣體向各個方向運動的趨勢相同，不论蠟燭的方向朝向哪裡，它的火焰都近似球形。此外，在空間站裡，燃燒對流非常弱小，氧氣的補充不如地上及時，蠟燭的燃燒也不如地上充沛，火焰的溫度也會更低一些，藍色火焰便是燃燒溫度低的一個表現。

  在夸姣“乒乓球”實驗中，桂海潮拿著乒乓球拍去觸碰水球，飄浮在空中的水球沒有决裂，而是牢牢地粘在球拍上。這時，朱楊柱拿出了包裹著干毛巾的乒乓球拍，隻輕輕一碰，水球就像乒乓球一樣彈開了。朱楊柱講解：“除了外表張力使水球不容易决裂之外，毛巾外表還布滿了疏水的微絨毛，有很好的疏水功能。”

  隨著鏡頭的轉換，朱楊柱帶著我们來到了一個一米見方的標准網格布前，他拿出一個質量為500克、直徑是49.5毫米的實心鋼球，放到網格布中間。桂海潮也拿出了一個一模一樣的鋼球，拋出去磕碰之前那個靜止的鋼球，隻見靜止的鋼球開始了運動，而被拋出去的鋼球卻靜止了。桂海潮接著拿出一個質量為100克的小鋼球，用小球去碰大球。小球碰到大球之后調轉了方向，大球卻沿著小球初始的運動方向繼續前進。桂海潮說：“同學們通過計算就能够發現，剛才我們演示的這些磕碰無論是挨近於正碰的情況，還是斜碰的情況都滿足動量守恆。”

  在“又見陀螺實驗”中，桂海潮手握快速自轉的陀螺，陀螺自轉時，他改變陀螺的方向時，自己也發生了轉身。“陀螺快速自轉具有了比較大的角動量，我改變陀螺方向的時候它的角動量就產生了顯著變化，跟我的手產生了比較大的反效果力矩，讓我輕鬆實現了轉身。”桂海潮接著向同學們科普，“空間站便是用了同樣的原理在太空當中轉身。”

  本次授課活動分別在北京、內蒙古阿拉善盟、陝西延安、安徽桐城及浙江寧波設置了5個地上課堂，各地上課堂學生紛紛向航天員老師提問。

  內蒙古同學提問：“空間站上能看見太空废物嗎？針對太空废物，空間站採取了哪些防護办法？”景海鵬答复：“首要它們確實存在，并且還不少，對我們空間站的损害也不小……不過我們的科技人員會時刻盯著它們的一舉一動，一旦對空間站有威脅，我們就會採取相應的办法，比方說通過軌道機動等方法，進行主動規避。同時，我們空間站還有一些特别的防護裝備，就好像穿了一副鎧甲一樣，即便碰到空間碎片我們也會安定無恙。”

  “太空中沒有明顯的參照物，請問航天員是怎麼判斷空間站的姿態和軌道發生變化的呢？”面對北京同學的提問，桂海潮對問題的專業度給出認可，他笑著答复：“空間站上有特别的灵敏器，比方地球灵敏器、太陽灵敏器、恆星灵敏器等等，這些灵敏器就像一雙雙敏銳的眼睛，能够准確地測量地球、太陽、恆星的方向，就能够確定空間站的姿態了……此外，空間站在太空中的飛行是有特定規律的，這個規律便是軌道力學。運用軌道力學，我們不僅不难得知空間站現在在哪兒，還能預報出它接下來要飛到哪兒。所以，對於航天員來說，隻需求打開儀表，空間站一切的信息就一望而知了。”

  歡樂的課堂時光總是過得很快，三位“太空教師”在課程最终為同學們送上了夸姣的祝願。

  “這次天宮課堂活動覆蓋到大學生群體，對我們飛行器設計專業的學生很有意義。”北京航空航天大學宇航學院副教授、北京地上課堂教師張曉天說。在北京地上課堂提問的北京航空航天大學宇航學院學生吳堃炤激動地告訴記者：“作為宇航學子，未來的中國航天人，這次對話堅定了我的抱负與方向，鼓勵我尽力學習、提前投身國家航天事業的建設中。”（記者 章文）

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