育儿先育己
专业做父母

天宫课堂第二课到底讲了哪些内容,有哪些知识值得关注

我们国家的航天出差三人组已经在轨5个多月,按照既定计划180天,下周将进入“回家”倒计时。在回来之前还不忘给中小学朋友们开启了第二堂的“天宫课堂”。

这次天宫课堂是在前两天3月23号下午空地实时连线完成的,地面还设置了北京、西藏和新疆三个课堂。

天宫课堂太空授课

天宫课堂第二课都讲了哪些内容?

其实天宫课堂最吸引大家的就是和三位航天员的实时连线,通过航天员在空间站的演示和介绍,感受在微重力环境下的各种神奇。

本次的天宫课堂一共有三个环节,分别是实验演示、设备介绍和互动问答。

 

天宫课堂的实验演示有哪些知识?

本次的天宫课堂实验演示有4个,分别是太空“冰球”、液体桥梁、水油分离和太空抛物。

1、太空“冰球”的实验——水球变冰球利用的是乙酸钠溶液过饱和后,碰到颗粒物时会结晶的原理。

太空冰雪实验

这个实验在地球上也能做,但要想看到悬浮在空中的球状水球慢慢变成冰球这样的神奇场景,就只能在空间站这样的微重力环境下才能实现了。

冷却的醋酸钠过饱和溶液,暂时处于亚稳态。当受到某些刺激(如加入一些固体的晶体或晃动使其产生微小的结晶)则此状态会失去平衡,过多的溶质就会结晶,恢复成一个适合此时温度的平衡状态(饱和溶液状态)。

而结晶的同时会放出热量,故称“热冰”。所以,王亚平会说摸着这冰球不是冰冷的感觉而是热乎乎的。

 

2、液体桥梁实验——水在表面张力作用下将两个塑料板连接起来,在太空可用液体搭一座桥。

液体桥梁

在地球上,“液桥”通常只有几毫米长,再长就会无法平衡重力而垮塌了。

但在太空微重力环境中,液体的表面张力更加凸显,这强大的张力,足以支撑起尺寸超乎寻常的液体桥梁。

本次太空授课中的“液桥”有多大尺寸呢?——王亚平随手一搭,就是10厘米长的液桥。

 

3、水油分离实验——让水和油放在一起,因为密度不同,地球上可以很轻松的形成上油下水。

水油分离实验

但在空间站内把水和油摇匀混合后,并没有像地球上一样能自动上油下水进行分层。主要原因还是因为微重力的缘故。

那么,如何才能在微重力下分离出水和油呢,采用的是甩动做离心运动即可。

 

4、太空抛物和牛顿第一定律——北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”压轴登场,迎来太空之旅的“高光时刻”。

太空抛物实验

太空抛物实验展示了牛顿第一定律所描述的现象,即:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。

在空间站中,“冰墩墩”摆件被抛出后几乎不受外力影响,保持近似匀速直线运动。

 

天宫课堂上介绍了哪些科研设备介绍?

1、太空离心机,用于对实验样品进行离心分离。

太空离心机

比如刚刚看到的水油分离其实就是人工版的离心操作。在空间站还有很多其他材料进行专业的机器离心实验。

 

2、高微重力科学实验柜

高微重力实验柜

中国空间站的微重力状态并非一种绝对的微重力,而是由于航天器受到的合力和航天器绕地球轨道飞行的向心力相等。

为实现如此高的微重力水平,科研人员设计了双层实验系统,通过外层喷气、内层磁悬浮的设计,让实验系统“悬浮”起来,从而最大程度上消除振动,完成微重力水平的极限挑战。

“天宫课堂”上,航天员叶光富打开一段此前拍摄的视频,画面中他用手轻轻推动了面前的悬浮实验台。出乎意料的是,实验台没有直接飘走,而是略微移动后又稳稳地回到原位。

有了它,就可以开展需要更高微重力水平的实验,可以对爱因斯坦广义相对论中的等效原理进行高精度检验。

 

3、无容器材料实验柜

无容器材料实验柜

课堂上,王亚平视频展示了锆金属熔化与凝固实验。一颗金属小球悬浮在实验腔体中,经过悬浮控制、激光加热、测量物性、再辉、样品冷却凝固、回收等环节后,实验完成。

通常我们在地球上熔炼物质都需要使用容器承载熔体,往往会引入杂质,在熔体凝固过程中,会受器壁影响,生长出复杂的微观组织形态。

“无容器”顾名思义,就是不用容器承载,使实验样品在悬浮的状态下实现熔炼的过程,能够抑制异质形核,获得深过冷。

空间的“无容器”实验样品还能消除地面重力引起的熔体形变和熔体密度分层,利于亚稳态材料和新型功能材料的开发制备。

为实现材料生长的“无容器”环境,科研人员基于先进的静电悬浮技术开发了一套全新的无容器材料实验柜。

“样品在加温的过程中所带的电荷不断变化,想要让它保持悬浮状态难度非常大,我们的科学家经过调试较快实现了悬浮样品控制。”

 

未来空间站还有哪些科学实验?

今年,“问天”、“梦天”实验舱将陆续发射,中科院空间应用工程与技术中心已经完成科学实验柜的研制,正在开展集成及舱内测试工作,进展顺利。

其中,“问天”实验舱的科学实验柜已交付平台,完成整舱测试。而“梦天”实验舱的科学实验柜数量更多,整柜试验已完成,正在开展整舱测试。

“科学家将利用更多的科学实验柜在太空开展生命科学实验,细胞、植物、动物都有希望‘上天’,同时流体实验、颗粒物和气体的燃烧实验等也将展开。”

其中,“问天”实验舱中将开展植物、动物、微生物细胞等多项生命科学实验,还会建造一个由鱼、微生物、藻组成的小型密闭生态系统。

“梦天”实验舱中将建立世界上第一套由氢钟、铷钟、光钟组成的空间冷原子钟组,如果成功,将成为太空中最精准的时间频率系统,数亿年误差小于1秒。

另外,中国空间站还将择机发射“巡天空间望远镜”,与空间站共轨长期独立飞行,开展巡天观测,有望在太阳系外行星及宇宙演化方面取得新发现。

 

天宫课堂第二课的互动环节都解答了孩子们哪些问题?

面对空间站的各种神奇,孩子们有一大堆的好奇问题向航天员进行请教,本次一共有10个。

1、空间站里流眼泪是怎样的,会不会像果冻一样拉得很长?

天空流眼泪是怎么样

王亚平回应道,在空间站飞行过程中,他们经历过许多激动、热泪盈眶的时刻,这时,眼泪无法像在地面一样流下,而是会在眼眶里打转,或者停留在眼角。“强忍眼泪故作坚强”在空间站是妥妥的。

 

2、没重力了皮肤是不是会变好?如何护肤?

王亚平回答,由于空间站中没有太阳光照射,温度和湿度都控制在适宜的范围内,同时在微重力环境下,人的血液会向上分布,皮肤也会向上拉伸。

她说,“在空间站里,感觉我的皮肤状态还是很不错的。”王亚平介绍,在护肤方面,科研人员为航天员准备了保湿、润肤产品,可以满足航天员的护肤需求。

王亚平特别提示,在空间站里,护肤水不能像在地面时那样倒出来,而是用特定装置挤压出来。

 

3、什么材料可以在无容器实验柜里做实验?

北京地面主课堂的一位女生表示,听了无容器实验柜的介绍,她非常想了解哪些材料可以在无容器实验柜里进行实验。

叶光富回答,无容器避免了容器壁对材料表面的接触和污染,在太空环境下的无容器实验还能消除由于地面重力引起的溶体变形和密度分层,可以制备出更好的材料。

他举例说,比如可以帮助制造新一代的燃气轮机叶片,另外科学家还计划用模拟合成的陨石物质,来研究太阳系早期的热环境。

叶光富说:“一个小小的无容器腔体,能够研究宇宙的奥秘,是不是也出乎了你的意料?”

 

4、空间站的时序作息制度是如何设置的?

空间站的作息制度是如何设置的

翟志刚表示,在空间站,航天员每90分钟就要经历一次日出日落。

在空间站中,既有北京时间,也有世界时间,还有相对飞行时间、绝对飞行时间等。

根据任务不同,所采用的时间标准也不一样。在有人驻留的情况下,一般采用北京时间安排航天员的作息制度。

 

5、在空间站看到的月亮和地球上一样吗?

在空间站看到的月亮和在地球上看到的月亮有什么不同?月亮会有阴晴圆缺吗?

翟志刚回答,地球距月球38万公里,空间站距月球也是38万公里,在空间站上看月球和地面上看月球没有太大的区别。

但是,由于没有地球上的大气及云的干扰和影响,在空间站上看月亮会更加明亮、更加透彻。

 

6、太空中水能烧开吗?

西藏地面分课堂的一位男生非常关心航天员在太空的喝水问题,他说,“我们所处的拉萨位于海拔3650米,所以把水烧开的沸点较低,约为90摄氏度左右。由于大气压会随着海拔的增加而减小,所以我想知道,在空间站可以喝到开水吗?”

王亚平解释道,通常开水是指温度达到100摄氏度的水,拉萨由于气压低,所以水烧不到100摄氏度。

在失重条件下,由于没有浮力的作用,水温升高只能依靠热传导,产生的气泡也很难上浮,缺少对流和气泡扰动的作用,远离加热面的水温上升很慢,所以要把整个水烧开会很困难。

“我们空间站的饮用水是经过特殊处理的,既可以直接饮用,也可以通过特定的加热装置来加热,但是这个加热装置不能把水烧开。”王亚平表示。

 

7、能把果蝇送到太空做研究吗?

能把果蝇送到太空做研究吗

王亚平说,生物学是中国空间站未来支持的一项重要科学研究领域。她介绍,在即将发射的问天舱里,就有支持动植物、微生物研究用的实验柜。

“我们不仅欢迎来自科学家们的实验,也欢迎同学们的奇思妙想。”王亚平说,果蝇是生物学里常见的实验对象,被大量使用在遗传学和发育生物学的研究当中,中国科学家也计划将来把果蝇带到空间站里进行研究。

 

8、空间站在飞行中会不会受到阻力?

王亚平肯定地答复,会受到阻力,而且需要施加动力。

她解释,虽然空间站所处的高度较高,但是仍有阻力,所以会导致运行速度降低,从而使轨道随之降低。

因此,为了维持空间站自身的运行轨道,航天员也要在需要的时候给其施加动力。

 

9、空间站都做过哪些有意思的实验?

航天员叶光富解释,除了刚才展示的实验柜相关实验之外,他们还利用空间站的特殊环境,开展了医学、物理学、材料学、心理学、生命科学等多种学科的研究。

此外还对一些先进检测技术、中医药等传统医学开展了空间应用研究,这些都有助于探究空间环境中人的各种变化,并发展新的技术。

叶光富说:“其实我们在太空中的工作还是非常繁忙的,除了开展各项实验之外,我们还要开展日常的维护巡检等相关工作,每天的时间也是根据工作的需要统筹安排的。现在我们天地对话确实非常便捷,我们在实验过程中可以与地面科学家进行天地之间的沟通和交流,实验的数据也是可以实时地下传到地面科学家手里的。”

 

10、自己是否有机会成为一名到空间站里做实验的科学家?

叶光富说,我们建设空间站的目的就是要为了开展大规模的科学实验,这些科学实验是我们面向全世界科学家所征集的项目,随着空间站的建成,我们将会有更多的科研人员到空间站上来开展科学实验,所以也非常欢迎同学们未来到空间站上来做实验。当然你们也可以把自己设计的实验项目提交上来。

所以同学们现在要做的就是好好学习,锻炼好身体,要勇敢追梦,相信未来一切皆有可能。

 

天宫课堂直播回放地址

天宫课堂

看到三位航天员在天地互动时身体不自主的漂浮,真是忍俊不禁,尤其是翟志刚的双腿前翘,叶光富的身子倾斜,哈哈哈!

天宫课堂第二课回访地址:
https://live.baidu.com/m/media/pclive/pchome/live.html?room_id=7213097157

不说了,探秘宇宙空间从娃娃抓起,先让小朋友对物理产生兴趣。顺便推荐一套物理启蒙读物,我们家买了两本,娃最近睡前一直在看,内容确实有吸引力。

赞(0)

登录

找回密码

注册