“天宫课堂”第三课
2022年10月12日“天宫课堂”第三课在中国空间站正式开讲。神舟十四号航天员:陈冬、刘洋、蔡旭哲作为“太空教师”,为广大青少年带来了又一堂精彩绝伦的太空科普课。“太空探索永无止境,同学们好!”航天员陈冬亲切的开场白,拉开了本次“天宫课堂”的序幕。第一个环节,就是向同学们介绍全新且更加宽敞的“太空教室”——问天实验舱。通过镜头,航天员向我们展示了可供他们“直立睡觉”的睡眠区以及设备配置与核心舱较为相似的生活区。问天实验舱里的科学实验柜也是本次授课的“重量级嘉宾”,航天员老师为大家生动介绍了未来可以给细胞手术穿刺提供操作空间的科学手套箱,实验样品的“太空冰箱”低温存储装置,动植物们的“太空旅馆”生命生态实验柜,小型的“太空生物实验室”生物技术实验柜,以及能够为科学实验提供高精度模拟重力环境的变重力实验框。这些空间站里的神奇设备令学生们惊叹不已。
学生们期待已久的太空科学实验终于“登场”。先由陈冬通过演示实验展示了微重力环境下流体现象的天地差异。他将三根粗细不同的塑料管同时放入一个装满水的培养皿,可以看到三根塑料管中的液体上升速度各有不同。可见,太空中没有了重力的束缚,表面张力作用更加明显,它驱动液体不断上升,直到液体充满了塑料管。像航空器发动机的燃料储箱、高空热管等都利用了毛细作用。
太空燃料如何减少振动带来的冲击?刘洋演示了微重力环境下水球振动的有趣现象。她在紫色水球内放入一枚空心钢球,用针管推动气体使水球振动,放入钢球的水球振动幅度减弱。可见,钢球的加入使流体的振动行为发生了一定的改变。
随后,刘洋拿起了一根长达两米的饮水管,轻松地吸到了饮品袋中的芒果汁。在地面,由于重力的作用,我们使用饮水管喝水时,饮水管越高,吮吸也就越费力。但空间站是微重力环境,仅仅依靠吮吸的力量,就可以轻轻松松地喝到两米以外饮水袋中的饮料了。
太空中,扳手是如何“调头”的呢?陈冬为大家演示了一个旋转现象,在空中旋转一大一小两枚“T”字扳手,并对比了两者的转动形态,让大家更加直观地感受微重力环境下物理的奇妙之处。“顽皮”的扳手在旋转时会自己调头,这是苏联宇航员贾尼别科夫在空间站中偶然发现的,因此被叫作贾尼别科夫效应。研究发现,这个现象与扳手的旋转方式和它的质量分布有关。
前不久,神舟十四号航天员与地面学生一起浇水播种了拟南芥。此次太空授课过程中,他们欣喜地向彼此分享了拟南芥的种植成果。航天员陈冬现场采集了拟南芥样本,并放入零下80摄氏度存储区,将拟南芥在太空的生长状态留存,到时交给地面的科学家进行研究。刘洋还向大家展示了“住”在生命生态实验柜里的两种水稻。经过70多天的生长,空间站里的水稻种子已经长成了一棵棵水稻植株,实现了水稻从种子到种子全寿命周期的培养。其中,高秆水稻已经开花结穗。航天员还观察到了水稻奇特的“吐水”现象,新萌发的水稻叶间出现了一个正在“长大”的晶莹小水滴。期待在不久的将来,我们在月球,甚至在火星,都能实现袁隆平院士的禾下乘凉梦。
通过此次“天宫课堂”,神舟十四号乘组航天员为同学们揭开了问天实验舱神秘的面纱,也让大家对空间植物学实验的原理和目的有了更好的认识。此外,我们也通过航天员和科学家配合完成的样本采集任务,体会了天地通力合作的魅力。
(选自学习强国平台《中国载人航天》;有删改)
①水稻奇特的“吐水”现象
②贾尼别科夫效应