“天宮課堂”第二課在軌示範4個實驗

3月23日下午，“天宮課堂”第二課在中國空間站正式開講。在約45分鐘的授課中，神舟十三号乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富互相配合進行授課，在軌示範了太空“冰雪”實驗、液橋示範實驗、水油分離實驗、太空抛物實驗，深入淺出講解實驗現象背後的科學原理，同時展示了部分空間科學設施，介紹了在空間站的工作生活情況。授課期間，航天員通過視訊通話形式與地面課堂師生進行了互動交流。此次太空授課，在中國科技館設地面主課堂，在西藏拉薩、新疆烏魯木齊設2個地面分課堂。

3月23日，“天宮課堂”第二課開講，神舟十三号飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站進行太空授課。這是地面主課堂中國科技館内的學生在聽講。新華社記者 郭中正 攝

●太空“冰雪”實驗

溫熱的“冰球”

取出裝有過飽和醋酸鈉溶液的水袋，再進行輕輕擠壓，一顆有水泡的液體球慢慢從管口“跑”了出來，并懸停在空間站艙内。随即用沾有粉末的小棒觸碰液體球後，帶水泡的液體球開始“結冰”。在太空“冰雪”實驗中，王亞平為大家示範了這一神奇的實體現象。

中國科技館科普講師團副團長，太空授課科普專家組成員陳征告訴記者，用白醋和小蘇打就能夠制備出這種叫醋酸鈉的材料，這種物質的特點是，它在溫度較高水中的溶解度非常大，很容易形成過飽和溶液。“但結晶還需要一個條件，需要一個凝結核，類似一個小的擾動或者一個小的缺陷，來打破它的穩定狀，這個時候結晶才能開始。”

沾有粉末的小棒就充當了凝結核的角色，而小晶體也開始迅速凝結，并且帶着水分子一起結晶，形成水合醋酸鈉的晶體，同時還會釋放出大量熱量。“實際上，你要是加熱，它還可以重新變回液體。”陳征說，這也是個無容器的實驗，結晶過程不會受到容器邊界的幹擾。

●水油分離實驗

“分不開”的水和油

在水油分離實驗這個項目上，王亞平手中拿了一個裝有兩種液體的瓶子，沉在底下的是透明的飲用水，而浮在上面的是一種黃色的食用油。一般情況下，因為水的密度大于食用油，是以在地面當兩種液體混合之後，油會浮在水上面，形成穩定的分層現象。即使經過搖晃，但靜置片刻後，水和油兩種液體還是會進行分層。

但在太空中卻不同。經過搖晃後，王亞平手中小瓶裡的水油混在了一起，水和油并沒有自然分層。陳征解釋，因為在太空中是沒有重力和浮力的，是以當你搖晃瓶子後，油就變成了小油滴，均勻分散在水裡邊，而且分散之後，就不會分開了。是以在太空中，需要人造一個重力把它甩起來，這個其實就是離心機的工作原理。

陳征說，在太空中，水油不分離的現象也會帶來優勢，比如制造合金。“在地面上，當我們把不同的金屬熔化後進行混合，各種金屬的密度不一樣，就會出現重的往下跑，輕的往上跑這種現象。但在太空微重力環境裡，合金就能混合得更均勻。”

●液橋示範實驗

“拉不斷”的液橋

液橋是連接配接着兩個固體表面之間的一段液體。在液橋示範實驗中，王亞平手持兩片透明的塑膠闆，葉光富向塑膠闆表面分别擠上水，兩片塑膠闆逐漸接近，水便在闆間連起了一座“橋”。神奇的是，随後王亞平雙手将塑膠闆輕輕拉扯，“橋”依舊也沒斷開。

“液橋是研究流體的一個基本實驗，因為在太空中沒有重力，是以你拿兩個固體，再在上面放上液體，液體本身會附着在固體表面，然後你把兩個液體靠近，兩個液體便連通起來，在表面張力的作用下，液體兩端附着在固體上，然後中間就會拉成一個液體的柱，這就是液橋現象。”陳征說。

在太空中，液橋示範的實驗是可以拿來研究一些液體微流動的性質。但由于液體表面張力很弱，在正常的重力環境下，實作液橋現象不太容易。因為地面上有重力，重力就會把液體拉得向下墜。陳征告訴記者，要想在地面上實作這種現象，就需要有一些輔助的手段，比如說通過加高電壓這樣的方式。

●太空抛物實驗

翻跟鬥的“冰墩墩”

在此次太空授課中，頂流“冰墩墩”也亮相太空課堂。在太空抛物實驗中，王亞平和葉光富依次将“冰墩墩”抛出，它并沒有随着抛物線的軌迹，掉落下去，而是沿原有方向勻速前進。實際上，這是空間站微重力環境最直覺的展現。

陳征稱，在空間站微重力環境中，一個物體在幾乎不受外力影響或者外力為零的情況下，它會保持勻速直線運動，但這個實驗其背後的實體圖像是非常有意思的。“我們在地面上看‘冰墩墩’也好，看我們的航天員也好，他們走直線了嗎？其實沒有，他們也是繞地球做圓周運動。空間站上的航天員處在一個圍繞地球高速旋轉的旋轉參照系裡，和地面上的慣性參照系是有差別的。前者它有一個向心加速度，隻不過加速是指向地心的。”

陳征說，當你了解了為什麼相同的實體規律在不同的地方卻看到了不同的現象，你也就真正學好了實體。

新京報記者 張建林

編輯 樊一婧 校對 賈甯