“天宮課堂”再度開課！3月23日下午，神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站順利開講，這是中國空間站第二次太空授課，也是中國航天員第三次進行太空授課。失重的授課環境下，不少原本在地球上只能靠想象或者計算機模擬來完成的實驗畫面，在太空中真實“上演”，讓聽課學生大呼“神奇”。

太空冰雪實驗：

溫熱的“結冰”，地球上其實也能實現

“天宮課堂”的頭一個實驗是“太空冰雪”的誕生。航天員王亞平擠出一滴液體，用一根小棍在液體里輕輕一點，球體瞬間開始“結冰”，幾秒鐘就變成通體雪白的“冰球”。王亞平用手摸了摸“冰球”，它竟然是溫熱的！

這到底是怎么回事？南京工業大學化工學院副院長陳小強教授告訴記者，實驗的“玄機”其實就在于王亞平擠出的這滴特殊的液體。這是一種名叫過飽和乙酸鈉溶液的液體，航天員點進液體的小棍子上其實沾著一些晶體粉末，晶體粉末隨著小棍“點進液體”的過程進入液體內，成為了過飽和乙酸鈉溶液結晶的“種子”，從而引發了溶液的結晶，析出三水合乙酸鈉晶體，也就是我們見到的“結冰”外表狀態。

“冰球”聽上去就挺冷的，為什么還會是溫熱狀態？陳小強解釋，過飽和乙酸鈉溶液在結晶的過程中會釋放熱量，航天員摸到的“溫熱”，其實就是結晶過程所釋放的熱量。

這個實驗聽上去玄乎，其實，我們在地球上也能做?！皩⑿√K打或者食鹽溶在水中，液體達到一定的過飽和狀態時，放入一些晶核，同樣可以實現結晶這一過程。”陳小強介紹，實驗雖然不算罕見，但對于實驗環境的純凈要求卻有點高。“航天員王亞平從袋子里擠出過飽和乙酸鈉溶液時，曾先后試驗了兩次，‘水球’都直接在袋子的管口結晶。這就說明，液體到達管口時，其實已經有晶核進入，提前開始了結晶這一過程?！?/p>

“結晶是化學中一個重要的實驗過程?！标愋娬f：“這個實驗在太空中進行的優勢在于，由于失重環境，結晶過程可以均勻分布在液體內部，但在地球上，結晶受到重力影響，晶體生長的質量可能不如空間晶體生長那么完美。”

液橋演示實驗：

太空中，純水都能當“漿糊”用？

這一次的“天宮課堂”，特別注重了太空中與地面實驗的差異和對比。因此，在液橋演示實驗中，觀眾們清晰的看到了這樣的對比畫面：同樣是在兩塊塑料板上各滴一滴純水，然后將塑料板滴上水的一面合起來再分開，空間站里的兩塊塑料板就像被水“粘”起來了一樣，兩滴水滴之間穩穩的連接在一起，地球上的兩塊塑料板，則迅速被分開。

到了太空中，純水都能當“漿糊”用？這個實驗要展示的，其實就是重力對液體表面張力的影響。南京航空航天大學理學院副院長李晉斌教授告訴記者，“液橋”是一個物理學概念，指的是連接兩個固體表面的一段液體。液體存在著表面張力，它就像一層“彈性薄膜”一般，維持著液橋的表面形態。在地球上，由于受到重力的影響，液橋的表面張力無法承受下面塑料板的重量，因此會迅速“垮塌”，具體的呈現形式就是我們見到的兩塊塑料板的迅速分開。但在太空中，因為失重原因，所以液橋不會迅速垮塌，能夠穩穩的將兩塊塑料板“鏈接”起來。

水油分離實驗：

洗衣機脫水用到的就是離心力原理

水油分離實驗對于很多中學生來說并不算陌生。水的密度是1×103kg/ m3，油的密度大約為0.8×103kg/ m3，水的密度大于油的密度，而且它們彼此不相溶，因此，在地球上分離一瓶水和油的混合物時，只需要將瓶子靜置，相對較“重”的水因為重力影響，在一段時間后會自然“沉”到瓶子的底部。

然而，在失重的太空中，水和油的分離就需要外力的干預了?！疤鞂m課堂”里，航天員葉光富成為了“人力離心機”，通過甩動水油混合瓶子的方式，將瓶內的水和油區分開來。李晉斌告訴記者，“甩”的過程，其實就是在給瓶子施加離心力。在同一個力的作用下，相對較輕的油加速度會更大一些，而相對較“重”的水則加速度小，因此，水和油便能在離心力的作用下分開。

“其實，了解離心力最好的生活案例便是家里的洗衣機?！崩顣x斌舉例，洗衣機洗完衣服的脫水工序，便是充分運用了離心力原理，通過高速的甩動，讓水透過滾筒的縫隙“飛”出去，這樣衣服便能迅速脫水。

太空拋物實驗：

長期失重環境下，航天員甚至會“重力健忘”

其實，太空中的“拋物”更像是“推物”的過程。觀看了“天宮課堂”的讀者不難發現，王亞平拋出冰墩墩玩具后，冰墩墩幾乎是以勻速的姿態，水平狀態奔向了另一頭的航天員葉光富。同樣，葉光富回拋冰墩墩時，冰墩墩的“空中姿態”也是如此。這也我們在地球上常見的“拋物線”有很大的區別。

李晉斌教授告訴記者，我們在地球上之所以拋物都是一條弧線，最根本的原因還是空氣阻力和重力的“搗蛋”。為了努力讓物品拋得盡可能遠，我們只能在拋出物品時，努力向斜上方扔，這樣給物品的“空中飛行”留下足夠的重力下墜空間。“其實，冰墩墩在太空失重環境下也不算完全勻速，會有一點點阻力，但阻力會非常小?！?/p>

南航航天學院聞新教授告訴記者，從太空返回地球的航天員會有一種常見的經歷:掉落日用品。因為太空生活的習慣使他們總是期望物體離開手后會飄浮在原地。如某些航天員將物體扔向他人，經常用力過小，使得物品掉到地面上，于是他們才會意識到地球重力需要他們使出更大的力氣。茶杯、牙膏管和筆都是因航天員的“重力健忘癥”而經常損壞的物品。剛返回地球的航天員似乎都要重新適應這個星球的景象，他們會覺得重力太強，甚至在說話時都能感覺到嘴唇和舌頭的重量。

【這些“天地互動”也很有趣】

本次“天宮課堂”的授課中，特地安排了天地互動環節。來自北京、新疆和西藏三個分會場的孩子們，向神十三乘組的航天員提出了自己的各種好奇。記者特邀南京航空航天大學航天學院聞新教授，對孩子們感興趣的互動話題作了補充解讀：

太空里“忍住眼淚”其實有點危險

聞新教授告訴記者，在太空中，因為沒有重力，眼淚不會像在地球上那樣掉下來。相反，如果航天員哭泣，眼淚就留在那里，清理起來會有點疼。

加拿大航天員克里斯·哈德菲爾德在國際空間站里做過一個流淚實驗，因為他不能說想流淚就流淚，所以他將水噴到眼睛上，當作淚水。從他的實驗中可以看出，隨著他噴的水越多，他眼睛上附著的水球就越大，而且不會往下掉。他說道:“除非眼淚被蒸發掉，或者流到臉頰上，或者你用毛巾擦掉它。否則它會一直存在于你的眼睛里邊?！边@種情況在太空中非常危險，會引發危險事故。因為如果眼淚體積較大，在失重的狀態下，容易引發空間站電氣設備事故，從而對航天員的人身安全造成傷害。

在太空里，沸騰的水會怎樣呢？

在地球上，沸騰的水會產生無數多個微小的氣泡。然而，在太空中，沸騰的水卻只能產生一個巨大的波狀氣泡。

流體動力學非常復雜，直到1992年物理學家才在航天飛機上最終進行實驗確定了在微重力下沸水會發生什么。水在太空中沸騰產生巨大的波狀氣泡的現象可能是由于沒有對流和浮力這兩種由重力引起的現象造成的。

聞新教授告訴記者，從水沸騰的實驗中科學家受到啟發，因為只有弄懂液體在太空中如何沸騰，才能更有效地設計航天器的熱控系統。未來人類在太空中，可以利用太陽能將液體煮沸以產生蒸汽，然后使渦輪發動機轉動以產生電能。

空間站護膚“有訣竅”

在太空中，沒有重力，皮膚會不會變好？航天員王亞平回答，空間站里，自己的皮膚狀態很不錯。其實，這也要歸功于科研人員的貼心準備。在神十三乘組“出差”之前，專門為女性航天員研發的化妝水、面霜等護膚產品就已經跟隨“天舟三號”進入空間站。但太空中護膚，不會像在地球上一樣“擰開化妝水瓶蓋”，盛放化妝水、面霜的容器肯定要特殊加工。

不少人也因此有了疑問，在空間站里長期生活，會不會引發皮膚干燥？專家告訴記者，空間站有環境控制航天生命保障分系統，溫度、濕度、噪音分貝等都會控制在適合航天員生活的范圍。因此，男性航天員長期呆在空間站，基本不會出現皮膚干燥。

鏈接：我們為什么要堅持空間科學實驗

聞新教授介紹，空間站壽命長、空間大的特點也為建立未來的空間工廠打下了堅實的基礎。如，材料加工與生產是空間站的一個重要應用。航天員利用太空微重力、高真空、高潔凈等環境條件，可以進行高純度藥品的空間生產，提煉無缺陷晶體和制造無泡沫合金等。在微重力環境下，液體中密度不同的成分不會發生沉淀和對流，采用電泳技術，可達到并大大提高生產效率、降低反應成本的效果，舉個例子，空間站制藥速度是地球上的幾百倍，砷化鎵的生產成本僅為地球的1%。

揚子晚報/紫牛新聞記者  楊甜子

視頻來源   央視新聞

校對 蘇云