李玉珍

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　　2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站正式开讲并直播。神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行授课，这是中国空间站第二次太空授课，也是中国航天员第三次进行太空授课。本次太空授课活动继续采取天地对话方式进行，在轨演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验一系列炫酷又好玩的实验。为抓住这个难得的“天宫课堂”教育契机，地面上许多学校组织学生认真聆听了这堂充满乐趣的太空科普直播课，更有许多“80后”家长直呼羡慕！

　　素材聚焦1 太空“冰雪”实验

　　首次“天宫课堂”上，王亚平利用固水环制作了水膜、水球，并开展了一系列实验。而在第二堂课上，王亚平没有再借助其他器具，取出水袋后直接轻轻挤压，液体在管口出现结晶，经过处理后，王亚平再次挤出液体，液体球静静地悬停在空间站舱内。接下来，奇妙的现象出现了，王亚平用蘸有粉末的小棒触碰液体球后，它开始“结冰”！原来，王亚平制作的“水球”成分是过饱和乙酸钠溶液（也叫醋酸钠溶液）。将饱和乙酸钠溶液加热，它便有能力继续溶解更多溶质，再将“加料”后的溶液冷却，便得到了过饱和乙酸钠溶液。此时，如果没有新的溶质加入，它就会在水袋内稳定保持溶液状态，平安度过飞船发射的震动，顺利到达中国空间站。但溶液并没有看起来那样平静，王亚平用沾了结晶核的毛根轻轻触碰挤出来的“水球”，“水球”便会从粉末所接触的地方开始结晶，结晶过程中还会释放热量。看似是冰球，实际是热球！

　　为什么要把“冰雪”实验带到太空呢？这是因为空间站拥有微重力环境，过饱和溶液不需要容器盛装就能在空中形成溶液球。如果在地面进行这项实验，溶液受到容器的限制只能向内结晶，太空中的微重力“无容器”状态，可以让物体在悬浮状态下完成结晶，从而观察到不受地球重力影响的材料物性变化。

　　素材聚焦2 液桥演示实验

　　在首次“天宫课堂”时，王亚平制作了一张漂亮的水膜，还将一朵与女儿一同制作的纸花放置在水膜上。在水表面张力的作用下，纸花沿着水膜表面慢慢绽放，成就了温馨又经典的一幕。这次，同样是向同学们展现水的表面张力，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。这便是液桥现象。

　　其实在地面环境下，液桥并不罕见。洗手时将两根湿漉漉的手指贴合，再缓慢分开一小段距离，指间会出现一段小液柱，这便是液桥。不过，由于液体表面张力很弱，在正常的重力环境下，液桥的尺寸通常不过几毫米。而在空间站微重力环境下，表面张力便能“大显神通”，可以维持大尺寸的液桥不会垮塌。

　　其实，早在2016年发射的“天宫二号”空间实验室里，就曾搭载了一个液桥实验箱，用于开展液桥热毛细对流实验。通过指令上注，科学家可以在地面上“遥控”实验箱，其内部机构将相互配合完成一系列的实验操作。

　　素材聚焦3 水油分离实验

　　在地面上，水和油自然分层，油在上水在下。然而，在空间站，水和油并没有自然分层——课堂上，王亚平手中的小瓶中，装着水、油两种物质。在空间站环境下，晶莹剔透的油滴并不会像在地面一样上浮，而是与水相混合，这和首次太空授课时，水中泡腾片不断翻腾的气泡现象相呼应。不过，在叶光富用一根绳子系住瓶子并快速旋转小瓶后，由于离心力的作用，水油则出现了分层。它们背后的原理都是在微重力环境下密度分层的消失，这是微重力环境最直观的应用。

　　为什么要把空间站的失重环境称为“微重力”呢？其实，空间站虽然拥有失重环境，但它并没有脱离地球引力。在距地球约400公里的轨道上，空间站受到的重力大约是地面的88.5%，并没有显著小于地面。空间站之所以能形成微重力环境，是因为它具备极高的飞行速度，此时，重力成了恰到好处的向心力，让空间站能围绕地球运行。但地球并非均匀的球体，空间站也并非速度恒定，因此空间站内的环境是“微重力”而非“零重力”。

　　素材聚焦4 太空抛物实验

　　北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”也亮相太空课堂。王亚平将可爱的“冰墩墩”吉祥物抛出，它并没有像在地面上一样掉落，而是沿着直线“飞”了出去。这是空间站微重力环境最直观的体现，但如此简单的实验，为何一定要带到“天宫课堂”上？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解释道，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，它就能落到越远的地方，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？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，成为发射人造卫星、空间站的重要依据。这类思想实验在科学发展的历史中并不鲜见，伽利略通过理想斜面对接实验帮助人们认识了力与运动的关系，广义相对论中爱因斯坦用理想升降机提出了强等效原理……基于逻辑法则和事实基础开展的思想实验，对科学进步起到了重要的作用。

　　素材链接 天宫课堂答疑

　　在空间站里流眼泪会怎么样，会不会像果冻一样拉得很长？

　　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。

　　航天员的作息是怎么安排的？

　　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。

　　【考场仿真试题】时隔三个多月，第二次“天宫课堂”再次在广大青少年的心中播撒下了“太空梦”的种子。对此，你有什么想法？请写一封信给“太空三人组”。

　　【范文片段示例】天梯无捷径，唯有苦攀登。尊敬的前辈，请你们放心，星辰大海，有你们在，有我在。你们的一腔赤诚，不会被辜负，和我一樣胸怀航天梦的新一代，正在赶来的路上。是的，飞天梦永不失重，科学梦张力无限。我们会继续向着星辰大海出发！愿为祖国航天书写新奇迹，再创新辉煌。E0CABD17-EA9A-40DB-B5BE-B14518B9B65D

　　意林·作文素材 2022年10期