天宫课堂第二课开讲内容

更新：2023-09-13 11:50:50 高考升学网

3月23日，神舟十三号乘组在太空完成了“天宫课堂”第二课。本次太空授课活动继续采取天地对话方式进行，由航天员在轨演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，介绍并展示了空间科学设施。首先我们先来看一段刚才太空“冰雪”实验的画面。

太空“冰雪”实验

地面还原太空冰雪实验——原来“太空冰雪”是这样的

在刚才的节目里我们看到，我们看到太空演示失重状态下的太空“冰雪”实验，饱和液体结晶现象十分明显。那么，很多人可能就会有这样一个疑问，这些实验在地面有重力的情况下能够完成吗？今天的节目，我们将重点关注在太空完成的实验，在地面呈现是一个什么样的效果？

总台央视记者李宁：好，那我们现在就来到了中科院物理所，我们现在就从第一个开始，太空“冰雪”实验，这是一个什么实验呢？

中国科学院物理研究所博士研究生白睿：太空“冰雪”实验是在失重状态下一个饱和溶液结晶的过程。所以我们如果说要在地面上去呈现这种结晶的话，因为地面上有重力存在，所以说我们没有办法让它悬浮在空中，我们只能用一个容器。

天宫课堂第二课开讲内容

我们知道，往溶剂里加入可溶物质，加到不再溶解就得到了饱和溶液。但是如果把这个饱和溶液加热的话就可以进一步溶解更多物质，这个时候就得到了过饱和溶液，那一旦温度降低，过饱和的那部分就会结晶。而纯净的过饱和无水醋酸钠溶液即便冷却下来也不会马上结晶，王亚平老师展示太空“冰雪”实验所用到的道具就是它。

中国科学院物理研究所博士研究生白睿：它是一个过饱和的醋酸钠溶液，我们去制备它的时候，是先要给它加热，然后让它溶入更多的醋酸钠的颗粒，然后再把它冷却下来之后，现在是它处于一个这种亚稳态的状态，稍微给它一点扰动，它就会迅速地结晶。

我们尝试一下看看能不能行。这是一个玻璃棒，其实玻璃棒的加入就是给它一个扰动，然后给它一个扰动之后，它就会迅速地结晶，然后就恢复到他的一个最稳定的状态。直接往里面一放，应该就可以开始。

“液桥”是座什么“桥”？

在太空中，亚平老师给我们做的第二个实验是液桥演示试验。那“液桥”是座什么桥呢？给大家通俗的解释下，液桥就是连接着两个固体表面之间的一段液体，之所以被称为液桥，是因为“桥”字有连接两地的含义。接下来继续跟随总台央视记者，来看在地面做液桥实验和我们太空中有何不同。

总台央视记者李宁：其实液桥在我们日常生活中非常普遍的，你比如说我现在把两个手指头放到水杯里，这就是一个简单的液桥。

中国科学院物理研究所博士研究生翟燕妮：对是一个很短的液桥。其实液桥实验的原理是（液体）表面张力，所以我们在地面和在太空上看到的现象是完全不同的。

太空液桥实验片段

物体处于“漂浮”状态，地面上只能形成的小液滴，到了空间站便可以形成大的液球，这是因为重力消失后，表面张力的作用。而在正常重力环境下，表面张力减弱，要想形成大的液桥，就需要借助高压电源来完成。

中国科学院物理研究所博士研究生翟燕妮：我们现在给这两杯最普通的纯净水接上了两个电极，然后我们把高压电打开之后。

这个是我们在地面通过高压电，然后实现了液桥的这样一个效果。

水油分离实验+平抛实验：展示太空微重力环境

在今天的太空授课中，还有两项实验，分别是水油分离实验和太空抛物实验，这两个实验在地面上到底能不能实现呢？

总台央视记者李宁：我们看亚平老师在太空中做的水油分离，它一搅拌以后水和油基本上看不出来了。

中国科学院物理研究所博士研究生翟燕妮：对，均匀地混合看起来就像是加引号的溶解一样。其实是因为在太空当中浮力会消失，浮力消失之后，水和油就不会出现像在地面上的这种分层现象，所以油可以以一种很小的液滴的形式和水进行一个均匀的混合，看起来就好像是溶解了的样子。

同样，太空抛物实验在地面上和太空中也完全不一样。

总台央视记者李宁：我们在做的实验就是太空抛物实验。在太空中我们看到亚平老师冰墩墩扔出去以后，只要没有外力的干扰，它理论上会一直飘下去，对吧？但是我们在地球上其实实现不了这样一种效果，你即便是把奥运会的铅球冠军叫过来，他扔出一个东西，最终也会落到地面，这就是引力的作用，所以这个实验在地球上无法实现。

为什么要做太空实验？

通过对比，我们可以很明显地看出，在地面还原太空实验，不仅难度大而且效果也远不如太空那么酷炫，那我们为什么还要跑到太空去做实验呢？

首先，太空环境可以提供长期的微重力实验条件，可以揭示重力掩盖下物质的特殊规律，比如由重力引起的浮力对流基本消失现象，沉淀和分层基本消失现象，这次太空中做的水油混合实验就为了展示太空微重力环境。

中国科学院物理研究所研究员魏红祥：在微重力环境下，比方说我们如果有几种材料的话，它的掺杂更均匀，它不分层了，它之间结合的可能会更均匀更好，那么在这种情况下，它就会得出来一些结构更完美的这么一种材料。

在微重力条件下，样品可以在悬浮的无容器条件下加工，为准确的材料热物性测量提供了有利条件。

中国科学院物理研究所研究员魏红祥：到目前为止，在空间站上我们还不太能做特别复杂的材料合成，应该是在地面上已经有一些我们心中比较有数了，那么拿到空间站之后再研究它一些比方说测量它一些性质，或者说是看看它在微重力无容器的环境下，会不会表现出来一些新奇的，我们在地面上看不见的这些性质和参数。比方说我们直接在上面进行新材料的探索，去生长组分更复杂的材料，这都是有可能的。

太空课表是如何诞生的？

我们可以看到，太空实验可以说是和我们的生产生活还是息息相关的。那么很多人就会问到这么一个问题，每次太空授课的课表是如何诞生的呢？其实每一次的太空授课内容，都是专家团队经过深思熟虑精挑细选出来的，原则就是要操作简单，但要蕴藏丰富的科学知识。

中国科学技术馆科技辅导员吴彦旻：很多小朋友们向我们直接写了提议，但是我们经过了一个授课专家组的这样的评选，评选的过程当中有几个这样的条件，第一个要可实施，因为空间站的环境是有它的特殊性的，第二个要够安全。当然最重要的是这个实验有意义，它能够反映出我们这个国家太空实验室的一些特征，这些特征让公众能够理解为什么要去建设这样一个空间站，建设这样一个空间站可以带来哪些方面的好处。

从天宫一号开始，王亚平已经进行过三次太空授课了，每一次的授课都需要专家组、航天员和运行保障团队的密切配合，我们在画面中看到的实验非常完美呈现，但其实都需要综合考虑很多因素才能最终确定实验内容。

天宫课堂授课专家组成员北京交通大学副教授陈征：通过这些比较炫的实验现象激发大家的兴趣，这个是从对受众的角度的。从太空授课本身的角度，其实还要考虑到安全性，还要考虑到我们的航天员的操作的难度等等。我们太空授课是至少有这么几条，不能危及我们空间站的运行，实验现象要和地面有明显的差异，还不要给航天员有太多额外的负担。

种菜、养鱼哪些实验成果将走进我们的生活？

无论是在太空授课还是科学实验，其实最终的目的都是服务于人。也确实有非常非常多的太空科技已经运用到了我们的生活当中，比如说奥运会运动员身上的高科技比赛服、运动鞋；医院里的核磁共振，还有大家最熟悉的，方便面里的脱水蔬菜包等等。说到吃，太空科技还给我们带来了哪些口福呢？

截至目前，我国共开展了30余次植物种子、菌种、试管苗的搭载升空，培育出近千个航天育种新品系、新品种。

海南航天育种中心工程师姚彤：我们将这个种子通过返回式的航天器搭载上天，这个特殊环境是地面无法模拟的，多重的因素影响，咱们的植物的种子都会发生各种千奇百怪的变化，它是在果实的颜色、大小、形状，还有它产量和抗病性上它都会有一些改变。

越来越多的太空实验成果应用于科研生产生活的同时，也有一些地面上的研究项目在持续为人类未来在太空中长期生存做着努力。我国正在进行的月宫一号研究项目，就有望应用于未来空间站长期在轨运行以及载人登月、载人登火等项目的实施。

北京航空航天大学教授月宫一号总设计师首席科学家刘红：它的目的就是为了能够利用这样一套系统来研究人类在地球之外，我们叫长期自制生存所需要的生命保障系统。

刘红告诉我们，无论是未来载人登月、载人登火，抑或是目前在太空中运行的中国空间站，都需要保证人能够在其中长期生活，对保障人类长期太空生存的生物再生生命保障系统进行提前研究，可以在未来尽量减少对地球补给的依赖。

北京航空航天大学教授月宫一号总设计师首席科学家刘红：这个是一个前瞻性的技术，像我们的植物培养技术，以及废物处理技术，都可以在不远的将来用到空间站。

未来，在空间站养鱼、种菜都将成为可能。除此之外，随着中国空间站在今年建成，打造太空中最精准的时钟、研制独特的新型材料、寻找新的物理规律、探索人类如何在太空长期生存等一大批前沿科学实验将陆续在“天宫”开展。