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“天宮課堂”第三課 放飛太空夢(mèng)想

發(fā)布時(shí)間:2022-10-13 11:14:00來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

  ◎?qū)嵙?xí)記者 孫 瑜 本報(bào)記者 付毅飛

  10月12日下午,“天宮課堂”第三課在中國(guó)空間站問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙開(kāi)講,神舟十四號(hào)飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲在軌介紹了問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙基本情況和植物生長(zhǎng)研究項(xiàng)目,演示了微重力環(huán)境下毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、水球變“懶”實(shí)驗(yàn)、太空趣味飲水、會(huì)調(diào)頭的扳手等趣味實(shí)驗(yàn)。

  這堂課有哪些亮點(diǎn)?我們一起來(lái)復(fù)盤(pán)一下吧。

  把大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)室搬到太空

  相比前兩次天宮課堂,本次天宮課堂“解鎖”了一個(gè)全新的太空教室——問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙。

  由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙是全世界現(xiàn)役最大單體載人航天器。它長(zhǎng)17.9米、直徑4.2米,約為6層樓高,是中國(guó)空間站三大艙段中的第二艙段,也是中國(guó)空間站的首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙段。

  作為我國(guó)空間站的首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙,問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙擁有強(qiáng)大的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,不僅艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ρ忍旌秃诵呐摯蠓嵘?,還能夠開(kāi)展大規(guī)模艙外實(shí)驗(yàn),就像是把一個(gè)大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)室搬到了太空。

  “跟我一起向前飛!”通過(guò)鏡頭,神舟十四號(hào)航天員乘組帶著孩子們參觀了問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙,對(duì)工作生活場(chǎng)景進(jìn)行了展示,并介紹了問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙所搭載的實(shí)驗(yàn)柜等設(shè)施設(shè)備。

  問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙里的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主,艙內(nèi)搭載了科學(xué)手套箱、生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜和變重力實(shí)驗(yàn)柜等設(shè)施設(shè)備。通過(guò)這些設(shè)備,科學(xué)家們能夠在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)等領(lǐng)域研究多種空間環(huán)境要素下的基本科學(xué)規(guī)律、機(jī)理,關(guān)注生命生長(zhǎng)發(fā)育和人的健康,探索人類長(zhǎng)期太空生存所面臨的一系列科學(xué)問(wèn)題。

  同時(shí),在平臺(tái)功能的定位上,問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙互為備份,關(guān)鍵平臺(tái)功能一致,具備空間站組合體統(tǒng)一管理和控制能力。

  趣味實(shí)驗(yàn)揭秘太空微重力環(huán)境

  本次天宮授課帶來(lái)的4個(gè)小實(shí)驗(yàn),展現(xiàn)了太空微重力環(huán)境的奇妙“超能力”。

  首先是“毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)”。陳冬將三根粗細(xì)不同的量管放入水中,沒(méi)過(guò)多久,水便上升到達(dá)量管頂部。他招呼學(xué)生們仔細(xì)觀察流體表面張力作用是如何大顯神威的?!皼](méi)有重力束縛,流體表面張力作用會(huì)更加明顯,驅(qū)動(dòng)液面快速上升?!?/p>

  在北京主會(huì)場(chǎng),不少學(xué)生告訴科技日?qǐng)?bào)記者,他們對(duì)“會(huì)調(diào)頭的扳手”這個(gè)實(shí)驗(yàn)印象深刻。在微重力環(huán)境下,T字扳手一會(huì)兒頭朝上,一會(huì)兒頭朝下,不停翻轉(zhuǎn)著,十分調(diào)皮。陳冬提到,這是蘇聯(lián)航天員賈尼別科夫在空間站中偶然發(fā)現(xiàn)的,所以也叫賈尼別科夫效應(yīng),研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象與扳手的旋轉(zhuǎn)方式和它質(zhì)量的分布有關(guān)系。

  中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉告訴記者,賈尼別科夫效應(yīng)也叫網(wǎng)球拍效應(yīng),在地面上扔一個(gè)網(wǎng)球拍,也能發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象,不過(guò)并不如微重力環(huán)境中的表現(xiàn)明顯。他建議感興趣的孩子們通過(guò)查閱相關(guān)資料,進(jìn)一步了解實(shí)驗(yàn)背后的原理。

  航天員們還給孩子們演示了水球變“懶”實(shí)驗(yàn)和太空趣味飲水實(shí)驗(yàn),展示了在微重力環(huán)境下,液體與液固混合體在相同沖擊作用下的不同振動(dòng)表現(xiàn)和使用超長(zhǎng)吸管喝水的有趣現(xiàn)象。同時(shí),他們還介紹了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜進(jìn)行的水稻種植和擬南芥種植研究項(xiàng)目,并演示了樣本采集操作。

  多項(xiàng)技術(shù)保障天宮課堂順利進(jìn)行

  太空授課面向全球進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直播,采取天地互動(dòng)方式進(jìn)行。雖然太空教師正距地面約400公里,但在天地連線中,這堂課畫(huà)面圖像清晰、語(yǔ)音清脆響亮,太空教師也能清楚地看到地面課堂內(nèi)孩子們的一舉一動(dòng),進(jìn)行實(shí)時(shí)課堂互動(dòng)。

  由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的空間站系統(tǒng)發(fā)揮著重要的保障作用??臻g站上的測(cè)控與通信分系統(tǒng)高效助力了實(shí)時(shí)課堂互動(dòng)。測(cè)控與通信分系統(tǒng)配備了圖像話音的采集和通信設(shè)備,這些設(shè)備能夠采集下航天員授課的畫(huà)面和聲音,記錄課堂實(shí)況,并通過(guò)通信設(shè)備傳達(dá)到地面。

  在約50分鐘的授課中,北京空間信息傳輸中心調(diào)用“天鏈一號(hào)”03星和“天鏈二號(hào)”01星,為中國(guó)空間站組合體提供天基測(cè)控與數(shù)據(jù)中繼服務(wù),搭建起天地往返的“信息天路”,為太空授課的順利進(jìn)行提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸支撐。

  同時(shí),載荷網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸搭建起一條“高速公路”。問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙搭載了很多實(shí)驗(yàn)柜,實(shí)驗(yàn)柜所采集的數(shù)據(jù)不僅量大,而且許多都需要實(shí)時(shí)傳輸。航天科技集團(tuán)五院研制團(tuán)隊(duì)用光纖在艙內(nèi)打造了一個(gè)帶寬更大、速率更快的局域網(wǎng),即載荷網(wǎng)。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)載荷網(wǎng)匯集到艙上的中繼天線終端,通過(guò)中繼衛(wèi)星傳到地面,便于科研人員開(kāi)展后續(xù)研究。

  科技日?qǐng)?bào)2022年10月13日第03版

(責(zé)編:陳濛濛)

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