“悬空打坐”不敌“推指神功”

　　来自教育家孔子家乡的女航天员王亚平，20日上午在天宫一号里成功进行我国首次太空授课。

　　在指令长聂海胜和摄像师张晓光的协助下，王亚平通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个实验，展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象，并回答了学生们关于航天器用水、太空垃圾防护、失重对抗和太空景色等问题。

　　设在中国人民大学附属中学的地面课堂里，包括少数民族学生、进城务工人员随迁子女及港澳台地区学生代表在内的330余名中小学生，参加了这堂物理课。全国8万余所中学6000余万名师生通过电视直播同步收看。

　　“实验太有趣了。”人大附中高一学生王义铎说，“物理原理我们都学过，但太抽象了，只能死记硬背。今天看了亚平老师的演示，可能一辈子也忘不了。”

　　“青少年的科学精神是人类进步的动力。”载人航天工程总设计师周建平认为，航天活动可以为青少年树立这样一种理念：爱科学、学科学并勇于面对科学风险，美好的科学目标才能实现。

　　太空授课活动由中国载人航天工程办公室、教育部、中国科协共同主办，持续约40分钟。这一天地互动过程是在我国第三颗中继卫星的支持下实现的。它的亮相同时标志着我国新一代载人航天测控网基本建成。

　　就在太空授课的40分钟里，航天员已经绕地球飞了近半圈，行程18960公里。

　　神十航天员寄语青少年

　　愿同学们刻苦学习，增长知识，为“中国梦”添彩！

　　——聂海胜

　　深邃太空，奥秘无穷，探索无止境，让我们共同努力！

　　——张晓光

　　飞天梦永不失重，科学梦张力无限！

　　——王亚平

　　本版文图均据新华社

　　10时11分，王亚平鱼儿一般向舱内摄像机“游”来，她是本次授课的主讲。指令长聂海胜则当起了“助教”，负责配合“主讲”管理教具，维护课堂秩序。航天员张晓光是这次授课任务的摄像师，在失重环境下不易保持自身平衡，他要先用束缚带把自己固定在舱壁上，再用手持摄像机保持长时间稳定拍摄。

　　为了更好展示太空失重状态，聂海胜盘起腿，玩起了“悬空打坐”。王亚平用手指轻轻一推，聂海胜摇摇晃晃向远处飘去（如上图）。

　　■天地互动

　　地面课堂学生提问：“航天员老师，您在太空中有没有上下方位感？”

　　王亚平说，在太空中，我们自身的感觉在方位上是无所谓，无论我们的头朝向哪个方向，自身的感觉都是一样的，不过生活在太空中，我们也人为定义了上和下，并且把朝向地球的一侧作为下方，并铺设了地板。

　　地面课堂学生提问：“天宫中的水从何而来？”

　　聂海胜回答说：“我们在天宫一号上使用的水都是从地面带来的。因此在短期飞行采用一次性用水更为经济。我国未来的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术，在天宫一号上也进行了部分相关关键技术试验。”

　　1 质量测量

　　原理：王亚平解释，天宫中的“质量测量仪”应用的是牛顿第二运动定律：物体受到的力等于它的质量×加速度。实验中设计了一个弹簧能够产生一个恒定的力，还设计了一个系统测出加速度，然后根据牛顿第二定律就可以算出身体的质量了。

　　应用：这个原理在航天活动中有着广泛的应用。例如，航天器的燃料消耗一段时间后，总质量会发生变化，可能影响轨道控制的精确度。这时就可以开启推力器并同时测量航天器的加速度，从而计算出航天器的质量。

　　2 单摆运动

　　原理：这是太空中的失重现象导致的。在地面上，一旦松手，在地球重力的作用下，小球会被细绳牵着来回摆动。但太空中没有重力作用，小球只会在原地悬浮。同样因为重力环境的不同，在太空中轻轻推小球一下，小球会在细绳的牵引下做圆周运动。

　　应用：失重给飞行生活带来很多有趣的体验，但也会妨碍航天员在舱内的操作，同时对航天员的心血管系统等带来不利影响。航天医学专家研究出很多医学防护措施，航天员也会通过主动锻炼来增强心血管和肌肉功能。

　　3 陀螺运动

　　原理：转动的陀螺具有定轴性，定轴性遵守角动量守恒原理——在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩，由于角动量守恒，旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。而这一点在地面上很难实现。

　　应用：王亚平介绍说，高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上，就装有各式各样的陀螺定向仪，正是有了它们，才能精准地测量航天器的飞行姿态。有专家介绍，雪铁龙C6轿车上就安装了测量车身纵向和横向摆动的陀螺传感器，可以实现车身稳定度的控制。

　　4 制作水膜

　　5 制作水球

　　④⑤原理：这两个实验均展示了液体表面张力的作用。表面张力现象在日常生活中非常普遍，比如草叶上的露珠、空气中吹出的肥皂泡等。地球引力使得肥皂泡上方变薄破裂而无法长久存在，而太空中的液体处于失重状态，表面张力不仅大显身手，还决定了液体表面的形状。

　　应用：失重环境下，航天器推进剂贮箱中的液体燃料界面和气体界面不再是稳定的，可能产生液体迁移、气液混合等现象，导致推进剂无法正常供应。因此，科学家们制造了表面张力贮箱，利用表面张力推动液体推进剂流动，为动力系统提供满足要求的推进剂。

(来源:南方日报)