中央紀委國家監(jiān)委網(wǎng)站李云舒柴雅欣報導3月23日上午，“天宮課堂”第二課在中國空間站開講，神舟十三號飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富互相配合進行講課。
這是中國空間站第二次太空講課。本次太空講課活動采取天地對話形式進行，地面主課堂設(shè)置在上海中國科技館，分課堂分別設(shè)置在拉薩自治區(qū)烏魯木齊市和山西哈薩克自治區(qū)喀什市。
“沒有看夠，再多來點兒吧！”“國家真是強悍了，如今我坐在家里都能聽航天員授課，太高大上了”……“天宮課堂”第二課的直播結(jié)束后，網(wǎng)友們紛紛慨嘆留言。伴隨著我國在航天領(lǐng)域取得越來越多的突破，越來越多的中國人被燃起對太空的無限熱情。
太空“冰雪”、液橋演示……航天員率領(lǐng)同事們探求奇妙太空實驗背后的科學原理
本次太空講課活動繼續(xù)采取天地對話形式進行，由航天員在軌演示多個實驗項目：太空“冰雪”實驗、液橋演示實驗、水油分離實驗、太空拋物實驗，介紹核心艙高微重力、無容器實驗機柜，并與地面課堂師生進行天地互動。
“我據(jù)說同事們對液體在失重環(huán)境下的狀態(tài)非常感興趣，明天我將給你們演示一個神奇的現(xiàn)象。”課程開始不久，王亞平便取出一袋過飽和乙酸鈉堿液，輕輕擠壓，一顆晶瑩的液體球隨后懸停在空間站艙內(nèi)。接出來，神奇的一幕出現(xiàn)了——王亞平用沾有順德合乙酸鈉晶體粉末的小棒觸及液體球后，液體球迅速結(jié)晶，看起來弄成了一顆“冰球”。在地面主課堂觀看直播的中學生們發(fā)出了一陣驚呼聲。
為何會出現(xiàn)“點水成冰”的現(xiàn)象？王亞平解釋太空物理實驗，這是由于乙酸鈉堿液在室溫較高水底的溶化度十分大，很容易產(chǎn)生過飽和堿液，暫時處于亞穩(wěn)態(tài)。這些堿液里只要有一丁點的結(jié)晶和顆粒，才能打破它的穩(wěn)定狀，迅速結(jié)晶的同時釋放出大量熱量。
盡管看上去是一個足球，但“現(xiàn)在我摸著它居然還有發(fā)熱的覺得，原先是一個熱球！”因此，這個實驗也被稱為“熱冰”實驗。
3月23日，“天宮課堂”第二課開講，神舟十三號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講課。這是地面主課堂中國科技館內(nèi)的中學生在聽講。新華社記者郭中正攝
這個實驗在月球上也能組建。這么，為何要把它帶到太空？中科院化學研究所研究員魏紅祥表示，在空間站的微重力環(huán)境中舉辦這項實驗，結(jié)晶狀況跟地面上舉辦實驗的差距很大。若果在地面使用容器舉辦實驗，受容器限制，只能往內(nèi)結(jié)晶。而空間站中并未使用容器太空物理實驗，最終結(jié)晶為圓球形，還可以往外發(fā)展，進而觀察到不受月球重力影響的材料物性變化。
在接出來的液橋演示實驗中，王亞平則演示了失重環(huán)境下水的表面張力作用。王亞平手持兩片塑膠板，葉光富向塑膠板表面分別擠上水，兩片塑膠板漸漸接近，水便在板間連起了一座“橋”。王亞平將塑膠板的距離拉遠，“橋”也沒有斷掉。
王亞平在演示液橋?qū)嶒灐＃ㄐ氯A社記者溫競?cè)A攝）
雖然在地面環(huán)境下，液橋也并不罕見。因為氣液界面之間存在表面張力，促使液體表面好比有一層很薄的彈性薄膜。正是這樣一層“虛擬”的薄膜，致使液橋的表面形貌得以維持，而不會“垮塌”。但正常的重力環(huán)境下，液橋的規(guī)格一般只有幾毫米；而在太空環(huán)境下，重力幾近消失，表面張力便能維持構(gòu)建起很大規(guī)格的液橋。
天地互動積極踴躍，中學生窺探航天奧秘、學習航天知識的熱情持續(xù)攀升
在本次“天宮課堂”中，還有人氣“頂流”前來助興——北京奧運會吉祥物冰墩墩。
王亞平將冰墩墩拋出后，它并沒有像在地面上一樣掉落，而是仍沿原有方向勻速前進。這是空間站微重力環(huán)境最直觀的彰顯。
“簡單的平拋運動，在知名科學家牛頓的腦海里被放大到宇宙尺度。既然在地面上拋出物體的速率越快，它能夠落到更遠的地方，那假如拋出物體的速率足夠大，它是否能成為環(huán)繞月球的衛(wèi)星？”“天宮課堂”地面主課堂講課老師張健解釋道，這個思想實驗也被稱為“牛頓的高山大炮實驗”，由它引出的第一宇宙速率等概念，成了發(fā)射人造衛(wèi)星、空間站的重要根據(jù)。
“天宮課堂”互動性強，做的小實驗也十分生動、神奇。其實相隔屏幕，朋友們卻如同身處空間站通常，踴躍與航天員們互動。“空間站里的時序是怎樣設(shè)置的？”“太空里看見的月亮和月球上有哪些不同？”“空間站里能把水燒開嗎？”在天地互動的環(huán)節(jié)中，地面上的朋友“腦洞大開”，問了許多有趣的問題，并一一得到解答。
收看直播的除了有課堂里的中學生，還有許多網(wǎng)友，她們提出了許多接地氣的問題。有網(wǎng)友發(fā)問：“沒有重力，皮膚會不會變好？”
“提問的人大約是一位愛美的女寶寶。”王亞平笑著回答，“空間站沒有太陽光照射，氣溫和溫度也都控制在適合范圍內(nèi)，另外在微重力環(huán)境下，汗液會向下分布，皮膚也會急劇向下提高，所以我覺得在空間站里皮膚狀態(tài)很不錯。”
中繼衛(wèi)星、空間站、地面測控完美配合，讓太空“網(wǎng)課”不卡頓
太空講課活動采取天地對話形式進行，訊號暢通是課程順利進行的關(guān)鍵。為了保證“上網(wǎng)課”視頻高清晰、零延時、不卡頓，“天鏈”中繼衛(wèi)星、空間站、地面各個測控站密切配合，為天地互動提供技術(shù)護航。
“航天員給地面的信息依次通過空間站中繼天線、天鏈中繼衛(wèi)星、星地下行鏈路等傳輸?shù)降孛嬲尽！碧戽湺?1星總工設(shè)計師李向陽將中繼衛(wèi)星形象地比喻為太空數(shù)據(jù)的“中轉(zhuǎn)站”。天鏈中繼衛(wèi)星可以為中、低軌道航天器提供天基測控、數(shù)據(jù)中繼服務。這相當于把地面測控站提高到幾萬公里的軌道高度，根據(jù)各種航天器、飛行器不同的數(shù)據(jù)，應用部門把它們形成的各種數(shù)據(jù)分別進行實時轉(zhuǎn)發(fā)，這樣既增強了數(shù)據(jù)回傳時效性，又提高了應急協(xié)調(diào)聯(lián)動能力。
據(jù)介紹，天鏈一號03星和天鏈二號01星接力保障太空講課，艙內(nèi)的多臺高清攝像機拍下的高清視頻，通過中繼高速鏈路實時傳送至地面，地面上行兩路高清圖象傳送至艙內(nèi)的顯示器，因而實現(xiàn)高速單向音視頻傳輸。
2003年，中國航天員楊利偉第一次步入太空。其間，他數(shù)次與地面控制站進行天地通話，但每次都有著嚴格的時間窗口限制。那時，中國境內(nèi)的觀測站有效保持通訊時間是相當有限的。后來，“天鏈”系列中繼衛(wèi)星誕生，挺好地解決了這個問題。現(xiàn)在，我國中繼衛(wèi)星系統(tǒng)換代升級，太空講課等須要長弧段、強訊號支持的重要活動也為此舉辦得愈發(fā)從容。
“天宮課堂”展示的是夢想，展現(xiàn)的是國家實力
隨著“天宮課堂”第一課、第二課的大獲成功，是否可以期盼之后常態(tài)化的太空講課？“以后的空間站上會持續(xù)有航天員在里面工作、生活、開展實驗，天宮空間站的條件，以及天地通訊的保障條件都挺好，所以航天員在空間站上飛行的過程中，與地面進行互動交流、開展一些科普活動，這之后是會常態(tài)化的。”中國載人航天工程辦公室表示。
一堂“太空課”牽動國人心，它的意義遠不只課堂上展示的內(nèi)容。令兒子們長久回味的，除了是這些獨特的太空失重現(xiàn)象，還有對遙遠宇宙的無限遐思。通過天地對話，才能迸發(fā)中學生的科學探求精神，從而照亮她們的科學夢想。
“天宮課堂”展示的是夢想，展現(xiàn)的是國家實力。一堂科學課，無疑也是一堂愛國主義和理想信念教育課。當前，我國是除俄羅斯外惟一一個進行過太空講課的國家。從“嫦娥”探月、“長五”飛天、“天問一號”成功著陸，到“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰，中國的科技發(fā)展離不開一代又一代科技工作者開拓創(chuàng)新、永攀高峰的奮斗與進取。而蘊涵著得天獨厚豐富教育資源的中國空間站，正為無數(shù)中國中學生打開思想的天窗。