“天宮課堂”再度開講 探索奇妙太空世界
光明日報記者 章文 光明日報通訊員 佔康
3月23日是神舟十三號乘組航太員翟志剛、王亞平和葉光富在軌駐留的第159天。返程在即，3名航太員在中國空間站為青少年們講授了“天宮課堂”第二課。此次的地面主課堂設在中國科技館，分課堂設在西藏拉薩和新疆烏魯木齊。當天下午，記者走進中國科技館，在地面主課堂同青少年們一起聆聽了這堂精彩的太空科普課。
15時44分，“天宮課堂”正式開課。
3月23日，在中國科技館地面主課堂，學生們聆聽“天宮課堂”。光明日報記者 章文攝/光明圖片
3月23日，在新疆烏魯木齊市第七十中學，學生收看“天宮課堂”第二課的同時進行水油分離實驗。新華社發
“太空探索永無止境，大家好，我是‘太空教師’王亞平，很開心我們又見面了，今天是我們的‘天宮課堂’第二課……”“我是指令長翟志剛，繼續擔任拍攝工作。”“我是航太員葉光富，很高興能夠再次給大家分享太空中的科學知識。”
熟悉的聲音響起，“太空教師團隊”的身影再次出現在“天宮課堂”，立刻就將同學們“帶入”奇妙的太空。
鏡頭一 在中國空間站做“冰雪”實驗
前不久，北京2022年冬奧會與冬殘奧會讓人們領略了冰雪運動的魅力。“太空教師”王亞平首先展示的便是太空“冰雪”實驗。只見她拿出一個裝有過飽和乙酸鈉溶液的透明袋子，袋口連接著一根吸管。接著，她小心翼翼地從袋子裏擠出溶液，經過幾次嘗試後，在吸管口漸漸地形成一個透明液體球。“馬上就是見證奇跡的時刻了。”王亞平用提前沾了點結晶核的毛根輕輕碰觸球體，仿佛被施了魔法一般，透明球迅速變成了結晶球，看起來像一顆“冰球”。
“乙酸鈉溶液在溫度較高的水中溶解度非常大，很容易形成過飽和溶液，在這種溶液裏，只要有一丁點的結晶核顆粒，就能打破它的穩定狀態，析出大量的晶體。” 王亞平揭示了其中的奧秘，而在析出晶體時，還會釋放熱量，因此這顆“冰球”摸起來有發熱的感覺。
在空間站內，微重力環境下液體的表面張力作用使得擠出的液體形成了飽滿均勻的液體球。為了向同學們更直觀地展示表面張力，王亞平緊接著做了第二個實驗。只見她手裏拿著兩塊塑膠板，葉光富拿著裝有飲用水的袋子向兩塊塑膠板的表面分別擠上一個水球。與此同時，地面主課堂的學生們也在做著一樣的實驗。王亞平將兩個水球靠在一起直至相融後，又將它們緩緩拉開，一座奇特的液橋搭建而成。
在地面主課堂現場，記者觀察到，同學們手中並沒有出現相同的現象。“天宮課堂”授課專家組成員、北京交通大學副教授陳徵告訴記者，液橋是水在表面張力的作用下將兩個塑膠板聯結起來所形成的。在空間站的微重力環境下，水有一點點的表面張力就可以形成液橋。而在地面有重力的因素，需要運用高壓等條件才能實現，兩者的實驗原理也不相同。
鏡頭二 “冰墩墩”亮相“天宮課堂”
在隨後太空中的浮力實驗中，王亞平遇到了“難題”。在螢幕中可以看到，她拿著一個小瓶子，裏面裝有兩種液體，分別是透明的水和黃色的食用油。王亞平和同學們一起將各自手中的瓶子進行搖晃並靜置後，天地課堂出現了截然不同的現象：同學們手中瓶子裏的液體漸漸形成分層，而王亞平的瓶子裏水油還是混合在一起。
怎麼辦？王亞平向地面課堂的同學們求助。一位同學提議，使用旋轉的方式，借助離心作用將水和油分開。“人工離心機”葉光富隨即進行了演示，只見他將繩子係在瓶口，快速旋轉瓶子，不一會兒，瓶子裏的水油混合液就分層了。
展示完太空奇妙的液體現象後，王亞平開始進行最後一項實驗——太空拋物。此時，一個小巧可愛的北京2022年冬奧會吉祥物“冰墩墩”在“天宮課堂”閃亮登場。據了解，這位頂流“助教”去年就隨著神舟十三號乘組一起進駐中國空間站。
只見王亞平用手指輕輕一推，“冰墩墩”徑直慢慢飄向不遠處的葉光富。葉光富接住後，又將其推向王亞平，“冰墩墩”在兩人之間來回做著近似勻速直線運動。
“平拋運動指的是在不計空氣阻力的情況下，將一個物體以水準初速度拋出並受重力作用的運動。”“天宮課堂”地面主課堂授課老師、北京師範大學第二附屬中學物理教師張健告訴記者，“‘冰墩墩’能在空間站裏做近似勻速直線運動，是因為在空間站微重力的環境下，物體是幾乎不受重力影響的。”
鏡頭三 “太空教具”科學實驗櫃首次登場
有趣的實驗演示完畢，中國空間站上兩個炫酷的科學實驗櫃——高微重力實驗櫃和無容器材料實驗櫃首次登場，通過現場介紹和實驗視頻回放，“太空教師”們利用“太空教具”實驗櫃形象地展示了本次任務中的空間科學實（試）驗進展。
“科學實驗是助力科學研究的重要手段，科學實驗櫃是我們在空間站開展科學實驗的主要設施，等到問天實驗艙和夢天實驗艙發射入軌之後，還將會增加更多的實驗櫃，開展更多領域的科學實驗項目。”中科院空間應用工程與技術中心應用發展中心主任張偉表示，中國空間站內還有生命科學實驗櫃、微重力流體物理實驗櫃等十幾個科學實驗櫃，未來將支撐開展大規模科學實驗。
“到那時候，中外科學家都可以依託實驗櫃來開展研究，我們中國的空間站將成為一個造福全人類的太空科學平臺。”葉光富說，“同學們，我們也熱切地期待你們能提出自己的科學實驗設想，說不定下一次我們在太空中展示的就是你的實驗項目了。”
鏡頭四 天地互動，精彩繼續
太空實驗讓人意猶未盡，天地之間的精彩互動還在延續。
“在空間站流眼淚，是像果凍一樣在眼角拉得很長還是會蹦出來，一顆顆地飄起來？”
“空間站裏看到的月亮和地球上看到的一樣嗎？”
“太空中的水能燒開嗎？”
“如何成為一名到空間站裏做實驗的科學家？”
…………
在天地互動環節中，網友們和地面課堂的同學們拋出了許多有趣的問題，3位航太員耐心詳細作答。
王亞平與同學們分享了在空間站流淚的感受：“在空間站裏飛行這麼久，我們也經歷過許多心情激動乃至熱淚盈眶的時刻。但眼淚無法像在地面時那樣自然地流下來，而是在眼眶中打轉，或者是在眼角。所以在地面上強忍眼淚故作堅強也許很難，但是在太空中我們就很容易做到。”
葉光富更是鼓勵同學們未來到空間站上來做實驗，也可以把自己設計的實驗項目提交到空間站，然後在地面上遠端操作。他說：“同學們，你們現在要做的就是好好學習，鍛鍊好身體，要勇敢追夢，相信未來一切皆有可能。”
很快，就到了告別的時刻，3名航太員分別向同學們送出祝福和期望——
翟志剛說：“同學們，未來屬於你們！”
“探索浩瀚宇宙，發展航太事業，建設航太強國是我們不懈追求的航太夢。希望同學們只爭朝夕，不負韶華，在追夢的道路上堅定前行！”葉光富說。
王亞平說：“飛天夢永不失重，科學夢張力無限。期待同學們繼續努力學習科學知識，提高科學素養，探索科學奧妙，未來的空間站將由你們來建設！”
課後，北京中學學生徐一航告訴記者，很高興自己能運用所學的物理知識幫助“太空教師”解決水油分離的問題。“這次與航太員的交流令我非常難忘，也點燃了我的科學夢想。我為中國航太的發展無比驕傲和自豪！”徐一航動情地說。
星空浩瀚無比，探索永無止境。正如航太員們的祝福，飛天夢與科學夢將引領著更多青少年的夢想，激勵他們探索未知，種下科學思維的種子、生根發芽……
《光明日報》（ 2022年03月24日 08版）
