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【侠客岛|岛妹说】天外来“课”的秘密

海外网 2022-10-13 18:45:31

“现在的孩子都是听‘天上’的课吗?太高级了!”

“我以前的物理课要能这么听,也不会不及格!”

10月12日下午开讲的第3次“天宫课堂”,又让咱地球人大开眼界。上课老师是神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲,课堂也更大了,在天和核心舱的基础上,新增了今年7月刚加入空间站的问天实验舱。

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“天宫课堂”第三课开讲。图源:央视新闻

天宫课堂,其实是一场天地对话。地上有人问,天上有人答。

比如地面有学生说,自己对流体感兴趣,问航天员怎么在空间站开展流体实验研究。

陈冬回答,在空间站微重力环境下,流体流动性质与地面有很大不同,如果不加以研究,简单套用地面经验,就可能出大问题。紧接着,陈冬拿起3根粗细不同的塑料管插入水中,最细管子内的水面仿佛开了倍速,一下窜到顶端,而地面学生手持的塑料管中,液面上升相对缓慢。

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陈冬进行毛细效应实验。图源:央视新闻

这么一比较,学生就明白了啥叫毛细效应原理。原来太空没有重力束缚,液体表面张力作用会更明显。

“既然说到流体,如果我们的燃料在储箱中来回振荡,怎么减少振荡带来的冲击呢?”刘洋自问自答,她掏出事先备好的水球,用注射器喷出空气,快速冲击水球,球体振动剧烈。而当向水球内丢入一颗空心钢球,再以同样力度冲击,水球振幅却明显变小。

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水球变“懒”实验(图源:网络)

神奇的一幕让同样在仔细听课的网友们好奇心大涨。有人当起“助教”,说钢球和水球融为一体,重心更集中,就像给大楼增加阻尼器,振动自然减少。当然也有大开脑洞的“小机灵鬼”,说根据自己多年研究流体力学的经验,水球应该是吃饱了不爱动。让人忍俊不禁。

还有许多神奇的现象:刘洋用一根超长吸管,轻松喝到了2米开外的芒果汁;陈冬让日常“赶工”用的扳手浮在空中,随手拨弄两下,扳手就开始翻滚旋转、无休无止……

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“会调头的扳手”实验(图源:央视新闻)

课堂上,航天员还集中展示了问天实验舱的工作环境:生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力实验柜等能给细胞做手术、穿刺,拟南芥、水稻生长实验热火朝天,航天员还在这里成功种出了生菜和小麦。有网友问:没有重力作用,植物的根为啥还能扎进土里?刘洋耐心介绍,植物不仅有向重性,还有向水性,土壤里有充足的水分,植物的根就想扎进土里。

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在问天舱里生长的水稻(图源:央视新闻)

有吃又有喝,想必很多人跟岛妹一样,开始憧憬去太空度假了。

别看一堂天外来“课”这么轻松,背后的准备工作还挺复杂。

授课专家组透露,这项天地协作的大工程,要先由航天系统专家、高校教师、科研人员、中小学老师等设计课程内容,再让航天员反复测试实验效果,与地面专家组沟通确认。授课内容虽然只有几十分钟,备课过程可长着呢。

大家觉得新奇有趣的实验项目,也经过层层筛选:一是要考虑天地现象差异的显著性,二是科学原理要清晰,三是整体视觉效果要突出,能给学生留下“记忆点”。比如“天宫课堂”第一课的太空转身、水膜张力、泡腾片实验,第二课的太空“冰雪”实验、液桥演示实验、太空抛物实验,都兼顾了趣味性与知识性,不少网友直呼到现在都忘不了。

备课难,把太空课堂实时传回地面更难。太空无法传播图像和声音,这就需要地球人想办法。

先用图像话音采集设备采集航天员授课内容,再靠天链中继系统和中继终端产品搭建“太空天路”,让太空课堂传回地面,同时让地面学生的反应传回“天宫”。这次讲堂新增了问天舱,“太空教师”活动范围更大。为确保整堂课图像话音流畅,技术人员让一颗天链中继卫星跟踪问天舱,再派一颗卫星跟踪天和舱,在两个跟踪弧段交叠搭接处,择机进行图像话音切换。

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(图源:央视新闻)

近年来,国际太空科普活动日益频繁,有用卫星连线的,有录播的,甚至有业余无线电爱好者自己搭建电台与航天员对话的,足见各国对太空教育的重视。但像中国这样正式且受众庞大的太空授课,还很少见。

2013年,航天员王亚平进行首次太空授课,直到现在,中国载人航天工程办公室还会收到当年“太空班”学员来信,不少学生由此对宇宙探索、物理学产生了浓厚兴趣。

几十分钟的天外来“课”,为青少年播下航天梦的种子。

文/点苍

编辑/九段

(文中部分资料来源:人民日报、央视新闻)

来源/侠客岛微信公众号

责编:陈亚楠、李冉

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