这次太空实验，冰墩墩作出了贡献→
发布时间：2022-03-24 11:46:15来源：中央纪委国家监委网站
中央纪委国家监委网站李云舒柴雅欣报道3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合进行授课。
这是中国空间站第二次太空授课。本次太空授课活动采取天地对话方式进行，地面主课堂设置在北京中国科技馆，分课堂分别设置在西藏自治区拉萨市和新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市。
“没有看够，再多来点儿吧！”“国家真是强大了，现在我坐在家里都能听航天员讲课，太高大上了”……“天宫课堂”第二课的直播结束后，网友们纷纷感慨留言。伴随着我国在航天领域取得越来越多的突破，越来越多的中国人被点燃对太空的无限热情。
太空“冰雪”、液桥演示……航天员带领同学们探索奇妙太空实验背后的科学原理
本次太空授课活动继续采取天地对话方式进行，由航天员在轨演示多个实验项目：太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，介绍核心舱高微重力、无容器实验机柜，并与地面课堂师生进行天地互动。
“我听说同学们对液体在失重环境下的状态特别感兴趣，今天我将给大家演示一个神奇的现象。”课程开始不久，王亚平便取出一袋过饱和乙酸钠溶液，轻轻挤压，一颗晶莹的液体球随即悬停在空间站舱内。接下来，神奇的一幕出现了——王亚平用沾有三水合乙酸钠晶体粉末的小棒触碰液体球后，液体球迅速结晶，看上去变成了一颗“冰球”。在地面主课堂观看直播的学生们发出了一阵惊叹声。
为什么会出现“点水成冰”的现象？王亚平解释，这是因为乙酸钠溶液在温度较高水中的溶解度非常大，很容易形成过饱和溶液，暂时处于亚稳态。这种溶液里只要有一丁点的结晶和颗粒，就能打破它的稳定状，迅速结晶的同时释放出大量热量。
虽然看起来是一个冰球，但“现在我摸着它竟然还有发热的感觉，原来是一个热球！”因此，这个实验也被称为“热冰”实验。
3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。这是地面主课堂中国科技馆内的学生在听讲。新华社记者郭中正摄
这个实验在地球上也能成立。那么，为什么要把它带到太空？中科院物理研究所研究员魏红祥表示，在空间站的微重力环境中开展这项实验，结晶状况跟地面上开展实验的差别很大。如果在地面使用容器开展实验，受容器限制，只能往内结晶。而空间站中并未使用容器，最终结晶为圆球状，还可以往外发展，从而观察到不受地球重力影响的材料物性变化。
在接下来的液桥演示实验中，王亚平则演示了失重环境下水的表面张力作用。王亚平手持两片塑料板，叶光富向塑料板表面分别挤上水，两片塑料板逐渐接近，水便在板间连起了一座“桥”。王亚平将塑料板的距离拉远，“桥”也没有断开。
王亚平在演示液桥实验。（新华社记者温竞华摄）
其实在地面环境下，液桥也并不罕见。由于气液界面之间存在表面张力，使得液体表面好比有一层很薄的弹性薄膜。正是这样一层“虚拟”的薄膜，使得液桥的表面形貌得以维持，而不会“垮塌”。但正常的重力环境下，液桥的尺寸通常只有几毫米；而在太空环境下，重力几近消失，表面张力便能维持建立起很大尺寸的液桥。
天地互动积极踊跃，学生探知航天奥秘、学习航天知识的热情持续高涨
在本次“天宫课堂”中，还有人气“顶流”前来助阵——北京冬奥会吉祥物冰墩墩。
王亚平将冰墩墩抛出后，它并没有像在地面上一样掉落，而是仍沿原有方向匀速前进。这是空间站微重力环境最直观的体现。
“简单的平抛运动，在著名科学家牛顿的脑海里被放大到宇宙尺度。既然在地面上抛出物体的速度越快，它就能落到更远的地方，那如果抛出物体的速度足够大，它是否能成为环绕地球的卫星？”“天宫课堂”地面主课堂授课老师张健解释道，这个思想实验也被称为“牛顿的高山大炮实验”，由它引出的第一宇宙速度等概念，成了发射人造卫星、空间站的重要依据。
“天宫课堂”互动性强，做的小实验也非常生动、神奇。虽然相隔屏幕，同学们却仿佛身处空间站一般，踊跃与航天员们互动。“空间站里的时序是如何设置的？”“太空里看到的月亮和地球上有什么不同？”“空间站里能把水烧开吗？”在天地互动的环节中，地面上的同学“脑洞大开”，问了许多有趣的问题，并一一得到解答。
收看直播的不仅有课堂里的学生，还有许多网友，他们提出了许多接地气的问题。有网友发问：“没有重力，皮肤会不会变好？”
“提问的人大概是一位爱美的女孩子。”王亚平笑着回答，“空间站没有太阳光照射，温度和湿度也都控制在适宜范围内，另外在微重力环境下，体液会向上分布，皮肤也会随之向上提升，所以我感觉在空间站里皮肤状态很不错。”
中继卫星、空间站、地面测控完美配合，让太空“网课”不卡顿
太空授课活动采取天地对话方式进行，信号畅通是课程顺利进行的关键。为了保证“上网课”视频高清晰、零延时、不卡顿，“天链”中继卫星、空间站、地面各个测控站密切配合，为天地互动提供技术护航。
“航天员给地面的信息依次通过空间站中继天线、天链中继卫星、星地下行链路等传输到地面站。”天链二号01星副总设计师李向阳将中继卫星形象地比喻为太空数据的“中转站”。天链中继卫星可以为中、低轨道航天器提供天基测控、数据中继服务。这相当于把地面测控站提升到几万公里的轨道高度，依照各类航天器、飞行器不同的数据，应用部门把它们产生的各类数据分别进行实时转发，这样既提高了数据回传时效性，又增强了应急协调联动能力。
据介绍，天链一号03星和天链二号01星接力保障太空授课，舱内的多台高清摄像机拍下的高清视频，通过中继高速链路实时传送至地面，地面上行两路高清图像传送至舱内的显示器，从而实现高速双向音视频传输。
2003年，中国航天员杨利伟第一次进入太空。其间，他数次与地面控制站进行天地通话，但每次都有着严格的时间窗口限制。那时，中国境内的观测站有效保持通信时间是相当有限的。后来，“天链”系列中继卫星诞生，很好地解决了这个问题。如今，我国中继卫星系统换代升级，太空授课等需要长弧段、强信号支持的重要活动也因此开展得更加从容。
“天宫课堂”展示的是梦想，彰显的是国家实力
随着“天宫课堂”第一课、第二课的大获成功，是否可以期待以后常态化的太空授课？“以后的空间站上会持续有航天员在上面工作、生活、开展实验，天宫空间站的条件，以及天地通信的保障条件都很好，所以航天员在空间站上飞行的过程中，与地面进行互动交流、开展一些科普活动，这以后是会常态化的。”中国载人航天工程办公室表示。
一堂“太空课”牵动国人心，它的意义远不只课堂上展示的内容。令孩子们长久回味的，不仅是那些奇特的太空失重现象，还有对遥远宇宙的无限遐想。通过天地对话，能够激发青少年的科学探索精神，进而点亮他们的科学梦想。
“天宫课堂”展示的是梦想，彰显的是国家实力。一堂科学课，无疑也是一堂爱国主义和理想信念教育课。当前，我国是除美国外唯一一个进行过太空授课的国家。从“嫦娥”探月、“长五”飞天、“天问一号”成功着陆，到“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰，中国的科技发展离不开一代又一代科技工作者开拓创新、永攀高峰的拼搏与进取。而蕴含着得天独厚丰富教育资源的中国空间站，正为无数中国青少年打开思想的天窗。
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编辑：刘远航
校对：张颖楠