青年報·青春上海記者 劉春霞
什麼是毛細效應實驗?水球怎麼會變懶了,是形狀、流動姿态還是速度有變化了嗎?太空中怎麼飲水?10月12日下午,廣大學生翹首以盼的“天宮課堂”第三課開講,神舟十四号飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲在太空面向青少年進行了授課,并與地面課堂進行了互動交流。值得一提的是,前兩次“天宮課堂”,神舟十三号的航天員都是在天和核心艙内授課,而此次“天宮課堂”,神舟十四号航天員首次在“新教室”問天實驗艙開講。
== 問天實驗艙作為“新教室”亮相 ==
今年7月24日,問天實驗艙搭乘長征五号B遙三運載火箭,在文昌航天發射場發射升空,7月25日成功與天和核心艙交會對接。問天實驗艙是中國空間站的第一個實驗艙段,此次“天宮課堂”第三課,問天實驗艙也作為“新教室”亮相。
課堂上,陳冬、劉洋兩位航天員老師首先帶領大家“探秘”了“新教室”。陳冬老師介紹說,問天實驗艙具有完整的環控生保系統和基本生活設施,睡眠區可以為将來乘組在軌輪換提供保障。有趣的是,問天實驗艙睡眠區的方向和核心艙是不同的,核心艙是橫向的,問天實驗艙則是縱向的,“在地面是沒辦法這樣睡覺的,但是在微重力環境下,在任意方向睡眠的感覺都是一樣的,所以可以根據設計需要來安排睡眠區方向。”
複興東路第三小學學生收看“天宮課堂”
作為我國空間站的首個實驗艙,問天實驗艙擁有強大的空間科學實驗能力。課堂上,航天員老師給大家介紹了問天實驗艙内的各種科學實驗設施。比如,科學手套箱為航天員提供了一個密閉潔淨的操作空間,讓航天員的實驗更加便捷可控,未來航天員還要在這裡安裝一台靈巧機械臂和一套顯微操作系統,在它們的共同配合下,就可以給細胞做手術、穿刺,它的操作精度可以達到5微米。
生命生态實驗櫃相當于動植物的太空旅館,研究成果可以幫助我們未來在月球乃至火星實現長期生活。生物技術實驗櫃主要是以細胞組織、蛋白質等生物樣品為對象進行研究的科研設備,裡面配置了各種先進的細胞培養和檢測儀器,相當于一個小型的太空生物實驗室。而變重力實驗櫃則能夠為科學實驗提供高精度模拟重力環境,可以開展包括生命、流體、燃燒等多項科學實驗。
== 多個趣味實驗再次展現太空“魅力” ==
此次“天宮課堂”,三位航天員老師又給學生們展示了多個有趣的實驗。在毛細效應實驗中,陳冬老師将三根粗細不同的塑料管同時放入裝滿水的培養皿,隻見三根管子的水最終都上升到了管頂,而地面上則不會出現這一情況。“這是因為在太空中沒有重力的束縛,表面張力作用更加明顯,會驅動液面不斷上升,最終都會上升到管頂。”
在水球變“懶”實驗中,劉洋老師演示了水球是如何變“懶”的:用注射器噴出空氣快速沖擊水球,水球震動比較激烈,但在水球内加入一個空心鋼球後,再以同樣的力度沖擊它,震動就變小了,就像水球變“懶”了一樣。“這個實驗告訴我們,小球的加入使流體的震動發生了一定的變化。”劉洋老師讓同學們思考原因,并尋找生活中類似的應用。
武甯路小學學生觀看“天宮課堂”
在地面喝飲料時,吸管往往是比較短的,如果用太長的吸管,喝起來就會很費力。如果用一根長達兩米的飲水管,能喝到水嗎?劉洋通過演示告訴大家,在太空中,用兩米的飲水管喝水很輕松,“空間站是微重力環境,僅僅依靠吮吸的力量,就能喝到兩米外飲水袋中的飲料。”
在會調頭的扳手實驗中,陳冬老師通過演示兩個扳手的旋轉現象,讓大家直觀感受了微重力環境下物理的奇妙之處:小T字扳手旋轉時可以反複自己翻身,大T字扳手旋轉時也是來回變換,它們的旋轉姿态不同,卻都很“頑皮”。陳冬老師告訴大家,在太空中,不同的旋轉方式,扳手的旋轉姿态也有所不同,“這個現象在地面不太容易看到,但在太空中是小菜一碟。”
課堂上,三位航天員老師還着重介紹了空間站裡的植物生長研究項目,除了生菜,航天員還種植了小麥、水稻、拟南芥等植物,其中水稻實驗将實現種子到種子全壽命周期培養。
== 在“天宮課堂”感知科學奧秘愛上太空 ==
此次“天宮課堂”繼續受到了廣大中小學生的歡迎,在上海,很多學生都第一時間收看了直播,在航天員老師的帶領下,見識了各種奇妙的太空實驗,感知了科學的奧秘。
在黃浦區複興東路第三小學,“天宮課堂”開講前,紅領巾火箭協會的同學們就進行了毛細效果實驗,他們急切地想知道太空實驗會有什麼不同。因為這次實驗項目好多與水有關,不少同學還帶着學校的吉祥物小水滴樂樂一起觀看實驗。“我想探索太空的水資源”,“我帶着小水滴樂樂到太空遨遊”,看一看直播、做一做實驗、填一填實驗單、議一議收獲、說一說夢想,“天宮課堂”讓孩子們的探究有滋有味。
報童小學學生觀看“天宮課堂”
普陀區武甯路小學的學生們集體在教室裡收看了“天宮課堂”直播。“哇,好神奇!”看到水球加入小球後果然就變“懶”了,不少同學都發出了驚歎,并在心中種下了探索的種子。
黃浦區報童小學的孩子們完成一天的學習後,也準時收看了“天宮課堂”,由此也拉開了學校2022學年“火箭伴我成長 科技點燃夢想”科技節的序幕。報童小學是全國航天科技特色校,看着航天員老師演示着一個個有趣的實驗,孩子們也雀躍不已,他們有的一邊好奇地觀賞一邊認真做着記錄,有的揮舞小國旗為航天英雄搖旗助威,還有的嘗試着課後開展相關的小實驗。
學校老師介紹說,對于小學生來說,這些知識雖然還有些一知半解,卻能從天地差異中感知宇宙的奧秘、激發他們對科學的興趣。整個活動中,孩子們認真觀看,并積極完成了學習任務單,在任務單中,他們寫下了自己最感興趣的實驗和想請航天員解答的疑問,也用畫筆畫出了“天宮課堂”中印象最深刻的畫面。
青年報·青春上海記者 劉春霞
編輯:陸天逸
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