“懸空打坐”不敵“推指神功”

　　來自教育家孔子家鄉的女航天員王亞平，20日上午在天宮一號裡成功進行我國首次太空授課。

　　在指令長聶海勝和攝像師張曉光的協助下，王亞平通過質量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等5個實驗，展示了失重環境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現象，並回答了學生們關於航天器用水、太空垃圾防護、失重對抗和太空景色等問題。

　　設在中國人民大學附屬中學的地面課堂裡，包括少數民族學生、進城務工人員隨遷子女及港澳台地區學生代表在內的330余名中小學生，參加了這堂物理課。全國8萬余所中學6000余萬名師生通過電視直播同步收看。

　　“實驗太有趣了。”人大附中高一學生王義鐸說，“物理原理我們都學過，但太抽象了，隻能死記硬背。今天看了亞平老師的演示，可能一輩子也忘不了。”

　　“青少年的科學精神是人類進步的動力。”載人航天工程總設計師周建平認為，航天活動可以為青少年樹立這樣一種理念：愛科學、學科學並勇於面對科學風險，美好的科學目標才能實現。

　　太空授課活動由中國載人航天工程辦公室、教育部、中國科協共同主辦，持續約40分鐘。這一天地互動過程是在我國第三顆中繼衛星的支持下實現的。它的亮相同時標志著我國新一代載人航天測控網基本建成。

　　就在太空授課的40分鐘裡，航天員已經繞地球飛了近半圈，行程18960公裡。

　　神十航天員寄語青少年

　　願同學們刻苦學習，增長知識，為“中國夢”添彩！

　　——聶海勝

　　深邃太空，奧秘無窮，探索無止境，讓我們共同努力！

　　——張曉光

　　飛天夢永不失重，科學夢張力無限！

　　——王亞平

　　本版文圖均據新華社

　　10時11分，王亞平魚兒一般向艙內攝像機“游”來，她是本次授課的主講。指令長聶海勝則當起了“助教”，負責配合“主講”管理教具，維護課堂秩序。航天員張曉光是這次授課任務的攝像師，在失重環境下不易保持自身平衡，他要先用束縛帶把自己固定在艙壁上，再用手持攝像機保持長時間穩定拍攝。

　　為了更好展示太空失重狀態，聶海勝盤起腿，玩起了“懸空打坐”。王亞平用手指輕輕一推，聶海勝搖搖晃晃向遠處飄去（如上圖）。

　　■天地互動

　　地面課堂學生提問：“航天員老師，您在太空中有沒有上下方位感？”

　　王亞平說，在太空中，我們自身的感覺在方位上是無所謂，無論我們的頭朝向哪個方向，自身的感覺都是一樣的，不過生活在太空中，我們也人為定義了上和下，並且把朝向地球的一側作為下方，並鋪設了地板。

　　地面課堂學生提問：“天宮中的水從何而來？”

　　聶海勝回答說：“我們在天宮一號上使用的水都是從地面帶來的。因此在短期飛行採用一次性用水更為經濟。我國未來的空間站將採用先進的資源再生和循環利用技術，在天宮一號上也進行了部分相關關鍵技術試驗。”

　　1 質量測量

　　原理：王亞平解釋，天宮中的“質量測量儀”應用的是牛頓第二運動定律：物體受到的力等於它的質量×加速度。實驗中設計了一個彈簧能夠產生一個恆定的力，還設計了一個系統測出加速度，然后根據牛頓第二定律就可以算出身體的質量了。

　　應用：這個原理在航天活動中有著廣泛的應用。例如，航天器的燃料消耗一段時間后，總質量會發生變化，可能影響軌道控制的精確度。這時就可以開啟推力器並同時測量航天器的加速度，從而計算出航天器的質量。

　　2 單擺運動

　　原理：這是太空中的失重現象導致的。在地面上，一旦鬆手，在地球重力的作用下，小球會被細繩牽著來回擺動。但太空中沒有重力作用，小球隻會在原地懸浮。同樣因為重力環境的不同，在太空中輕輕推小球一下，小球會在細繩的牽引下做圓周運動。

　　應用：失重給飛行生活帶來很多有趣的體驗，但也會妨礙航天員在艙內的操作，同時對航天員的心血管系統等帶來不利影響。航天醫學專家研究出很多醫學防護措施，航天員也會通過主動鍛煉來增強心血管和肌肉功能。

　　3 陀螺運動

　　原理：轉動的陀螺具有定軸性，定軸性遵守角動量守恆原理——在沒有外力矩作用的情況下，物體的角動量會保持恆定。航天員瞬時施加的干擾力不能產生持續的力矩，由於角動量守恆，旋轉陀螺的旋轉軸就不會發生很大改變。而這一點在地面上很難實現。

　　應用：王亞平介紹說，高速旋轉陀螺的定軸特性在航天領域用途廣泛。在天宮一號目標飛行器上，就裝有各式各樣的陀螺定向儀，正是有了它們，才能精准地測量航天器的飛行姿態。有專家介紹，雪鐵龍C6轎車上就安裝了測量車身縱向和橫向擺動的陀螺傳感器，可以實現車身穩定度的控制。

　　4 制作水膜

　　5 制作水球

　　④⑤原理：這兩個實驗均展示了液體表面張力的作用。表面張力現象在日常生活中非常普遍，比如草葉上的露珠、空氣中吹出的肥皂泡等。地球引力使得肥皂泡上方變薄破裂而無法長久存在，而太空中的液體處於失重狀態，表面張力不僅大顯身手，還決定了液體表面的形狀。

　　應用：失重環境下，航天器推進劑貯箱中的液體燃料界面和氣體界面不再是穩定的，可能產生液體遷移、氣液混合等現象，導致推進劑無法正常供應。因此，科學家們制造了表面張力貯箱，利用表面張力推動液體推進劑流動，為動力系統提供滿足要求的推進劑。

(來源:南方日報)