原標(biāo)題：在太空擰毛巾會(huì)發(fā)生什么,？王亞平獲得一副水膜手套

3月23日下午，“天宮課堂”第二課在中國空間站開講,。

航天員王亞平將在航天員翟志剛,、葉光富的密切配合下進(jìn)行授課,。

其中有一項(xiàng)跟水有關(guān)的實(shí)驗(yàn)——“液橋演示實(shí)驗(yàn)”，向大家演示失重環(huán)境下水的表面張力作用,。

據(jù)央視新聞報(bào)道,，在該實(shí)驗(yàn)中，王亞平在太空擰毛巾,，毛巾里的水形成一層水膜,，附著在手上，像手套一樣,，晃動(dòng)也不會(huì)掉落,。

她科普道：在空間站的微重力環(huán)境下，水的吸附作用,，幾乎使其不會(huì)脫離白布表面和手,，因此就在表面形成了一層水膜。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,，王亞平在太空制作了一件非遺扎染作品,，花色酷似降落傘，輔助實(shí)驗(yàn)的毛巾上還有火箭圖案,。

據(jù)了解,，扎染是中國傳統(tǒng)的手工染色技術(shù)之一，工藝分為扎結(jié)和染色兩部分,。

它是通過紗,、線、繩等工具,，對(duì)織物進(jìn)行扎,、縫、縛,、綴,、夾等多種形式組合后進(jìn)行染色。

“天宮課堂”第二課開講 太空實(shí)驗(yàn)背后蘊(yùn)含哪些奧秘,？

“太空教師”翟志剛,、王亞平、葉光富在中國空間站再上太空科普課

據(jù)新華社電 “天宮課堂”第二課23日開講,，“太空教師”翟志剛,、王亞平、葉光富在中國空間站再次為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課,。

據(jù)中國載人航天工程辦公室介紹,，在約45分鐘的授課中,，神舟十三號(hào)飛行乘組航天員翟志剛,、王亞平,、葉光富相互配合，生動(dòng)演示了微重力環(huán)境下太空“冰雪”實(shí)驗(yàn),、液橋演示實(shí)驗(yàn),、水油分離實(shí)驗(yàn)、太空拋物實(shí)驗(yàn),，講解了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的科學(xué)原理,，展示了部分空間科學(xué)設(shè)施，介紹了在空間站的工作生活情況,。

授課期間,，航天員通過視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了互動(dòng)交流。

這次太空授課活動(dòng)在中國科技館設(shè)地面主課堂,，在西藏拉薩,、新疆烏魯木齊設(shè)2個(gè)地面分課堂。

后續(xù),，“天宮課堂”將持續(xù)開展太空授課活動(dòng),，進(jìn)行形式多樣、內(nèi)容豐富的航天科普教育,。

太空實(shí)驗(yàn)背后蘊(yùn)含哪些奧秘,？

“太空教師”翟志剛、王亞平,、葉光富為什么要做科學(xué)實(shí)驗(yàn),？背后蘊(yùn)含著哪些科學(xué)奧妙？與人類探索浩瀚宇宙又有什么關(guān)聯(lián),？多位專家一一進(jìn)行解讀,。

實(shí)驗(yàn)一：溫?zé)岬摹氨颉?/strong>

【現(xiàn)象回顧】這一幕仿佛發(fā)生在“魔法世界”：透明的液球飄在半空中，王亞平用一根小棍點(diǎn)在液球上,，球體瞬間開始“結(jié)冰”,，幾秒鐘就變成通體雪白的“冰球”。

王亞平說,，這枚“冰球”摸上去是溫?zé)岬摹?/p>

【專家解讀】“太空‘冰雪’實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是過飽和乙酸鈉溶液形核,、結(jié)晶的過程，過程當(dāng)中會(huì)釋放熱量,?！敝袊茖W(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員張璐介紹，過飽和溶液結(jié)晶通常需要外界“擾動(dòng)”,，而這個(gè)實(shí)驗(yàn)的“玄機(jī)”就在于小棍上沾有晶體粉末,，為過飽和乙酸鈉溶液提供了凝結(jié)核，進(jìn)而析出三水合乙酸鈉晶體。

【延伸閱讀】在地面上進(jìn)行結(jié)晶實(shí)驗(yàn)時(shí),，晶體的樣子可能因容器形狀不同有很大差異,。

而在微重力環(huán)境中，晶體并不受容器的限制,，可以懸浮在半空“自由生長”,，這與中國空間站里的無容器材料實(shí)驗(yàn)柜相呼應(yīng)。

無容器材料實(shí)驗(yàn)柜目前主要有兩個(gè)用途：一是實(shí)現(xiàn)材料在無容器狀態(tài)下從熔融到冷卻凝固的過程,，供科研人員收集物性參數(shù)進(jìn)行研究,；二是用于特殊材料在軌生長，縮短新材料從實(shí)驗(yàn)室走向流水線,、走進(jìn)大眾視野的時(shí)間,。

實(shí)驗(yàn)二：“拉不斷”的液橋

【現(xiàn)象回顧】葉光富將水分別擠在兩塊液橋板上，水球狀似倒扣著的碗,。

液橋板合攏,，兩個(gè)水球“碗底”挨“碗底”；液橋板分開,，一座中間細(xì),、兩頭粗的“橋”將兩塊板相連；王亞平再將液橋板拉遠(yuǎn),，液橋變得更細(xì),、更長，仍然沒有斷開,。

【專家解讀】張璐介紹,，微重力環(huán)境與液體表面張力是液橋得以成形的主要原因。

日常生活中的液橋不易被察覺,，比如洗手時(shí)兩個(gè)指尖偶然形成幾毫米液柱,，再拉遠(yuǎn)一點(diǎn)就會(huì)受重力作用坍塌。

而在空間站里,，航天員輕松演示出比地面大數(shù)百倍的液橋,，這在地面上是不可能看到的景象。

【延伸閱讀】液體表面張力是“天宮課堂”中的高頻詞,，天宮一號(hào)太空授課,、中國空間站首次太空授課做過的水膜、水球?qū)嶒?yàn)都闡釋了這一原理,。

中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員康琦介紹,，空間站可以最大限度擺脫地面重力影響，為包括液橋?qū)嶒?yàn)在內(nèi)的流體力學(xué)研究創(chuàng)造了良好的條件,。

實(shí)驗(yàn)三：“分不開”的水和油

【現(xiàn)象回顧】王亞平用力搖晃一個(gè)裝有水和油的瓶子,，讓水油充分混合，瓶中一片黃色。時(shí)間一分一秒過去,，瓶中沒有發(fā)生任何變化,，油滴仍然均勻分布在水中。

葉光富前來助力,，抓著系在瓶上的細(xì)繩甩動(dòng)瓶子。數(shù)圈后,，水油明顯分離,，油在上層，水在下層,。

【專家解讀】“我們都知道地面上油比水輕,，平時(shí)喝湯的時(shí)候看到油花都習(xí)以為常?！敝袊茖W(xué)院物理研究所研究員梁文杰說,，然而在空間站中，情況卻大不一樣,，水和油之所以“難舍難分”,、長時(shí)間保持混合態(tài)，是由于在微重力環(huán)境下密度分層消失了,，也就是浮力消失了,。

“水油在天上成功分離的原因是，瓶子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)類似離心機(jī),，可以理解為離心作用使得浮力重新出現(xiàn)了,。”張璐說,。

國際空間站如何開展太空授課

在載人航天器上開展太空授課具有十分重要的意義,，許多國家都對(duì)太空授課項(xiàng)目高度重視。

國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示,，如果不限于形式,，目前很多國家都開展過“太空授課”活動(dòng)，“比如俄羅斯,、加拿大,、韓國和馬來西亞等國的宇航員都曾在太空中錄制視頻，然后帶回地面展示”,，但如果嚴(yán)格按照天地連線的形式定義太空授課,，目前全世界僅有中美兩國實(shí)現(xiàn)了太空授課的直播。

據(jù)美國國家航空航天局（NASA）官網(wǎng)信息顯示,，美國的太空授課項(xiàng)目啟動(dòng)較早,，但實(shí)現(xiàn)過程歷經(jīng)艱辛與磨難。

1984年，時(shí)任美國總統(tǒng)里根宣布將開展一項(xiàng)名為“太空教師計(jì)劃”的項(xiàng)目,，該項(xiàng)目最初從1.1萬多名申請(qǐng)者中選定美國高中社會(huì)研究課程教師克麗斯塔·麥考利夫和小學(xué)教師芭芭拉·摩根作為“太空教師計(jì)劃”項(xiàng)目的首批參與者,，并最終確定克麗斯塔·麥考利夫作為美國首位太空教師人選開展太空授課。

不幸的是,，那次承載著夢(mèng)想的飛行任務(wù)卻遭遇了人類航天史上的一次重大災(zāi)難,。

“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)在升空過程中解體，包括克麗斯塔·麥考利夫在內(nèi)的7名乘組成員全部遇難,。

之后,，NASA終止了“太空教師計(jì)劃”項(xiàng)目。

作為此次任務(wù)備份的太空教師芭芭拉·摩根也繼續(xù)自己的教學(xué)生涯,。

直到1998年,，NASA重拾“太空授課”計(jì)劃，以“教育家宇航員”項(xiàng)目取代“太空教師計(jì)劃”項(xiàng)目,，新項(xiàng)目的不同之處在于,，被挑選參加飛行任務(wù)的太空教師不會(huì)在完成太空飛行任務(wù)后回歸課堂，而是經(jīng)過培訓(xùn)成為真正的宇航員,，他們?cè)趽?dān)負(fù)常規(guī)飛行任務(wù)之外,，還將與其他宇航員一起幫助地面的老師和學(xué)生探索太空。

頗具傳奇色彩的是,，2007年8月,，芭芭拉·摩根以“職業(yè)宇航員”的身份搭乘“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)登上國際空間站，并在此次飛行任務(wù)中圓了自己和麥考利夫的太空授課夢(mèng),。

全國空間探測(cè)首席科學(xué)傳播專家龐之浩在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示,，載人航天器內(nèi)的微重力環(huán)境，能幫助青少年更好地理解一些物理概念,、物理規(guī)律,，國際空間站也因此開發(fā)了不少面向青少年授課的太空失重科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

例如,，2012年宇航員佩蒂特在國際空間站內(nèi)給地球上的學(xué)生演示了一個(gè)十分有趣的實(shí)驗(yàn)——水滴繞毛衣針在太空飛舞,，以驗(yàn)證帶靜電的毛衣針在太空如何影響水滴運(yùn)動(dòng)。

此外,，與載人航天器上的宇航員進(jìn)行通話也是太空教育的一項(xiàng)內(nèi)容,。龐之浩介紹稱，目前,，僅國際空間站就進(jìn)行了700多次業(yè)余無線電通話活動(dòng),，共有40多個(gè)國家和地區(qū)、數(shù)百萬學(xué)生參與,。而與國際空間站舉辦視頻通話,，則需要舉辦方通過美國航空航天局現(xiàn)場互動(dòng)媒體服務(wù)頻道連接至美國航空航天局電視臺(tái),，此外還需要兩條專用的電話線路以及配套的廣播設(shè)備。

通話為雙向音頻,、單向視頻,，學(xué)生可以通過視頻看到宇航員的實(shí)時(shí)影像，通過音頻和宇航員對(duì)話,。

這項(xiàng)活動(dòng)深受青少年喜愛,。

還會(huì)有更多“天宮授課”

航天大國為何都熱衷于開展太空授課？

楊宇光表示,，從大的背景而言,，人類的航天活動(dòng)發(fā)展到今天已經(jīng)比較成熟，許多衛(wèi)星每天都可以直接服務(wù)于我們的生活和國民經(jīng)濟(jì),，這些航天活動(dòng)是有直接回報(bào)的,。

但載人航天活動(dòng),，似乎沒有直接經(jīng)濟(jì)回報(bào),，因此就需要大眾去了解它的重要性、不可或缺性,。

“因此我們?cè)谥袊臻g站任務(wù)規(guī)劃時(shí),，就會(huì)把科普作為它的一項(xiàng)重要職能，空間站有著非常特殊的環(huán)境,，在空間站上進(jìn)行的物理學(xué)演示,，是地面上根本無法實(shí)現(xiàn)的，可以給學(xué)生一個(gè)非常好的教學(xué)效果,。因此太空授課是一件很有價(jià)值的事情,。”楊宇光稱,。

其次,，楊宇光認(rèn)為，太空授課能起到一個(gè)激勵(lì)作用,。

“前段時(shí)間王亞平在中國空間站第一次太空授課時(shí),，已經(jīng)有很多報(bào)道，找尋到2013年她在天宮一號(hào)進(jìn)行中國第一次太空授課時(shí)的聽課學(xué)生,，他們中的很多人目前已經(jīng)進(jìn)入航天系統(tǒng)或科研領(lǐng)域工作,，這一點(diǎn)非常重要?！睏钣罟膺M(jìn)一步舉例稱,，在楊利偉第一次飛天以后，國家重點(diǎn)高校的航天專業(yè)生源都比過去有大幅提升,，有更多優(yōu)秀的學(xué)生選擇航天領(lǐng)域,，選擇理工科,，這對(duì)于國家的科技推動(dòng)作用是不可估量的。

此外,，楊宇光還提出太空授課的激勵(lì)作用不限于科技人才,，還有利于培養(yǎng)民眾的愛國情懷。

在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí),，中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉透露,，根據(jù)中國空間站的工程任務(wù)安排，未來還會(huì)有生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜,、流體實(shí)驗(yàn)柜,、燃燒實(shí)驗(yàn)柜、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)柜等十幾個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜,，隨著實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ被送入太空,。

將開展包括細(xì)胞、植物,、動(dòng)物生命科學(xué)實(shí)驗(yàn),，此外還將開展流體實(shí)驗(yàn)，顆粒物,、氣體的燃燒實(shí)驗(yàn),，基礎(chǔ)物理的實(shí)驗(yàn)等。

隨著后續(xù)大量實(shí)驗(yàn)將要陸續(xù)開展,，未來中國空間站太空授課的形式也將更為豐富多樣,。