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课堂|听“宇宙网课” 又长知识啦

“天宫课堂”第二课23日开讲 ， “太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课 。
据中国载人航天工程办公室介绍 ， 在约45分钟的授课中 ， 神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合 ， 生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验 ， 讲解了实验现象背后的科学原理 ， 展示了部分空间科学设施 ， 介绍了在空间站的工作生活情况 。 授课期间 ， 航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了互动交流 。
这次太空授课活动在中国科技馆设地面主课堂 ， 在西藏拉萨、新疆乌鲁木齐设2个地面分课堂 。
后续 ， “天宫课堂”将持续开展太空授课活动 ， 进行形式多样、内容丰富的航天科普教育 。
■为什么要做这些科学实验？
■背后蕴含着哪些科学奥妙？
■与人类探索浩瀚宇宙又有什么关联？
实验一：温热的“冰球”
“天宫”里如何生成“冰球”？
【实验回顾】 这一幕仿佛发生在“魔法世界”：透明的液球飘在半空中 ， 王亚平用一根小棍点在液球上 ， 球体瞬间开始“结冰” ， 几秒钟就变成通体雪白的“冰球” 。 王亚平说 ， 这枚“冰球”摸上去是温热的 。
【专家解读】“太空‘冰雪’实验实际上是过饱和乙酸钠溶液形核、结晶的过程 ， 过程当中会释放热量 。 ”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张璐介绍 ， 过饱和溶液结晶通常需要外界“扰动” ， 而这个实验的“玄机”就在于小棍上沾有晶体粉末 ， 为过饱和乙酸钠溶液提供了凝结核 ， 进而析出三水合乙酸钠晶体 。
实验二：“拉不断”的液桥
水的表面张力有多大？
【实验回顾】叶光富将水分别挤在两块液桥板上 ， 水球状似倒扣着的碗 。 液桥板合拢 ， 两个水球“碗底”挨“碗底”；液桥板分开 ， 一座中间细、两头粗的“桥”将两块板相连；王亚平再将液桥板拉远 ， 液桥变得更细、更长 ， 仍然没有断开 。
【专家解读】 张璐介绍 ， 微重力环境与液体表面张力是液桥得以成形的主要原因 。 日常生活中的液桥不易被察觉 ， 比如洗手时两个指尖偶然形成几毫米液柱 ， 再拉远一点就会受重力作用坍塌 。 而在空间站里 ， 航天员轻松演示出比地面大数百倍的液桥 ， 这在地面上是不可能看到的景象 。
实验三：微重力环境下的水和油
空间站里水油能自然分离吗？
【实验回顾】 王亚平用力摇晃一个装有水和油的瓶子 ， 让水油充分混合 ， 瓶中一片黄色 。 时间一分一秒过去 ， 瓶中没有发生任何变化 ， 油滴仍然均匀分布在水中 。 叶光富前来助力 ， 抓着系在瓶上的细绳甩动瓶子 。 数圈后 ， 水油明显分离 ， 油在上层 ， 水在下层 。
【专家解读】 “我们都知道地面上油比水轻 ， 平时喝汤的时候看到油花都习以为常 。 ”中国科学院物理研究所研究员梁文杰说 ， 然而在空间站中 ， 情况却大不一样 ， 水和油之所以“难舍难分”、长时间保持混合态 ， 是由于在微重力环境下密度分层消失了 ， 也就是浮力消失了 。
“水油在天上成功分离的原因是 ， 瓶子高速旋转时类似离心机 ， 可以理解为离心作用使得浮力重新出现了 。 ”张璐说 。
实验四：“冰墩墩”的太空之旅
“冰墩墩”是如何“空翻”的？
【实验回顾】 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” 。 王亚平水平向前抛出“冰墩墩”摆件 ， 一向憨态可掬的“墩墩”姿态格外轻盈 ， 接连几个“空翻”画出了一条漂亮的直线 ， 稳稳站在了叶光富手中 。
【专家解读】 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”地面主课堂授课老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健介绍 ， 地球人眼中物体运动的理想状态 ， 如今得以在太空中一探究竟 。
本地连线
天地沟通 “成都造”牵线
本报讯 （采访人员 吴怡霏） 3月23日下午3点40分 ， “天宫课堂”第二课正式开讲 。
本次太空授课继续采用天地对话方式进行 ， 数据传输主要依靠天链系列中继卫星系统 。 采访人员了解到 ， 天链系列卫星主要为飞船、空间站等载人航天器提供数据中继和测控服务 ， 为中低轨道遥感、测绘、气象等卫星提供数据中继和测控服务 ， 为航天器发射提供测控支持 。 因此 ， 这些中继卫星又被称为“卫星的卫星” ， 成为转发地球站的跟踪、测控信息 ， 以及转发航天器回地面信息的通信卫星 。 此次天地对话中 ， 位于成都的中国电子科技集团公司第十研究所承研的北京天链二号01星和喀什天链一号03星及其地面终端站 ， 以及配套的测距转发站设备作为系统重要部分 ， 为“天宫课堂”牵起天地沟通重要线路 。
据了解 ， 上述地面终端站是实现中继卫星星地信息互传的关键节点 ， 也是地面信息分发的重要节点 ， 主要负责将中继卫星转发的下行宽带视频信号进行解调译码 ， 再通过通信卫星链路或其他宽带链路发送至地面最终的用户 。
文图综合新华社、央视新闻客户端
【课堂|听“宇宙网课” 又长知识啦】本报制图 申娟子

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