国际空间站|超越地球视角,太空教育“带飞”科学梦想( 二 )


制作这些视频虽然不需要耗费额外的能源或者特别的硬件设备 , 但需要至少两名航天员配合 , 他们一个负责摄像 , 一个负责演示 。 教育演示视频已成为国际空间站一项成功的太空教育活动 。 它只需要简单的教具 , 利用失重环境 , 就可把物体运动特性、液体表面张力等在地球上不容易理解的概念讲得生动有趣 , 并让更多学生参与到真正的太空任务和实验中来 , 接触前沿航天设备 , 获得前所未有的体验 , 极大激发了学生的好奇心和创造力 。
太空教育还有多种方式 , 如创办太空教育网站、与载人航天器上的航天员进行视频通话等 。 2022年 , 我国将建成“天宫”空间站 , “天宫课堂”将持续开展太空授课活动 , 中国太空教育的形式和内容将会更加丰富多彩 。
失重环境
空间站调不出鸡尾酒
载人航天器内的失重环境给人们最直观的感受是 , “那里的物理世界变得不一样了” 。 演示失重环境下不一样的物理现象 , 能帮助青少年更好地理解物理概念、物理规律 。 这次太空授课 , 几乎所有实验都与失重相关 。
在失重科学实验方面 , 国外已开发了不少面向青少年授课的太空实验 。 2007年 , 美国女航天员巴巴拉·摩根在国际空间站上对地面青少年进行了世界上首次太空授课 。 根据学生想了解太空怎样锻炼的要求 , 她将身旁两位航天员一手一个举了起来 。 2012年 , 航天员佩蒂特在国际空间站内给地球上的学生演示了一个有趣的实验——水滴绕毛衣针在太空飞舞 , 以验证带静电的毛衣针在太空如何影响水滴运动 。
此外 , 水的沸腾现象在失重环境中也与地面大相径庭 。 在失重状态下 , 由于没有对流和浮力 , 加热产生的气泡会附着在容器底部 , 停留很长时间 , 最后形成一个大气泡 , 漂浮在水中 。 研究失重环境中的沸腾现象 , 对太空或地面工程中的散热设计很有用 , 可防止出现“空气锁” 。
更有趣的是 , 在失重环境中 , 不同密度的介质不再相对沉淀并分层 , 而是呈彼此悬浮和均匀分散的空间分布状态 。 所以 , 即使是调酒大师 , 在太空也调制不出鸡尾酒 。
离开重力场 , 燃烧也变得不同 , 这是一般人没想过的 。 常见的泪珠状火焰就是因重力引起的对流而产生的 。 在太空失重环境下 , 没有了对流现象 , 蜡烛不仅燃烧速度比地面慢得多 , 碳黑也能够充分燃烧 , 从而呈现出蓝色的球状火焰 。
所有这些现象 , 都是太空课堂特有的 , 对青少年更好理解物理规律非常有帮助 。
除了进行失重条件下的物理科学实验外 , 太空课堂还经常开展一些生物实验 。 例如 , 2003年 , 美国“哥伦比亚号”航天飞机曾开展过一项太空蚂蚁实验 。 在航天飞机飞行的16天中 , 航天员发现 , 在太空中 , 蚂蚁变得更活跃 , 会拼命挖隧道 , 而且挖掘方向变得没有规律 。

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