原標(biāo)題：在太空擰毛巾會發(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。

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

據(jù)央視新聞報道，在該實驗中,，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，晃動也不會掉落,。

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

實驗結(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,，輔助實驗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 太空實驗背后蘊含哪些奧秘？

“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,，神舟十三號飛行乘組航天員翟志剛,、王亞平,、葉光富相互配合,，生動演示了微重力環(huán)境下太空“冰雪”實驗、液橋演示實驗,、水油分離實驗,、太空拋物實驗，講解了實驗現(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)行了互動交流,。

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

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

太空實驗背后蘊含哪些奧秘,？

“太空教師”翟志剛,、王亞平、葉光富為什么要做科學(xué)實驗,？背后蘊含著哪些科學(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,。

實驗一：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’實驗實際上是過飽和乙酸鈉溶液形核,、結(jié)晶的過程,，過程當(dāng)中會釋放熱量,。”中國科學(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”,，而這個實驗的“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)晶實驗時，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驗柜相呼應(yīng),。

無容器材料實驗柜目前主要有兩個用途：一是實現(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,，縮短新材料從實驗室走向流水線、走進(jìn)大眾視野的時間,。

實驗二：“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，比如洗手時兩個指尖偶然形成幾毫米液柱,，再拉遠(yuǎn)一點就會受重力作用坍塌,。

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，天宮一號太空授課、中國空間站首次太空授課做過的水膜,、水球?qū)嶒灦缄U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)嶒炘趦?nèi)的流體力學(xué)研究創(chuàng)造了良好的條件,。

實驗三：“分不開”的水和油

【現(xiàn)象回顧】王亞平用力搖晃一個裝有水和油的瓶子，讓水油充分混合,，瓶中一片黃色,。時間一分一秒過去，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,，平時喝湯的時候看到油花都習(xí)以為常,。”中國科學(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,?！睆堣凑f。

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,，許多國家都對太空授課項目高度重視,。

國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席楊宇光在接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示，如果不限于形式,，目前很多國家都開展過“太空授課”活動,，“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,，美國的太空授課項目啟動較早，但實現(xiàn)過程歷經(jīng)艱辛與磨難,。

1984年,，時任美國總統(tǒng)里根宣布將開展一項名為“太空教師計劃”的項目，該項目最初從1.1萬多名申請者中選定美國高中社會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“太空教師計劃”項目的首批參與者,，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“太空教師計劃”項目,。

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”計劃,，以“教育家宇航員”項目取代“太空教師計劃”項目，新項目的不同之處在于,，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，他們在擔(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。

全國空間探測首席科學(xué)傳播專家龐之浩在接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示,，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)實驗,。

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)生演示了一個十分有趣的實驗——水滴繞毛衣針在太空飛舞,，以驗證帶靜電的毛衣針在太空如何影響水滴運動,。

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，共有40多個國家和地區(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)場互動媒體服務(wù)頻道連接至美國航空航天局電視臺,，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時影像,，通過音頻和宇航員對話。

這項活動深受青少年喜愛,。

還會有更多“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)，這些航天活動是有直接回報的,。

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

“因此我們在中國空間站任務(wù)規(guī)劃時,，就會把科普作為它的一項重要職能,，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現(xiàn)的,，可以給學(xué)生一個非常好的教學(xué)效果。因此太空授課是一件很有價值的事情,?！睏钣罟夥Q。

其次,，楊宇光認(rèn)為,，太空授課能起到一個激勵作用。

“前段時間王亞平在中國空間站第一次太空授課時,，已經(jīng)有很多報道,，找尋到2013年她在天宮一號進(jìn)行中國第一次太空授課時的聽課學(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,，這對于國家的科技推動作用是不可估量的,。

此外，楊宇光還提出太空授課的激勵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)球時報》記者采訪時，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,，未來還會有生命科學(xué)實驗柜、流體實驗柜,、燃燒實驗柜,、基礎(chǔ)物理實驗柜等十幾個科學(xué)實驗柜，隨著實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ被送入太空,。

將開展包括細(xì)胞,、植物、動物生命科學(xué)實驗,，此外還將開展流體實驗,，顆粒物、氣體的燃燒實驗,，基礎(chǔ)物理的實驗等,。

隨著后續(xù)大量實驗將要陸續(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,。