一堂既有深度更有高度的太空科普课

本文转自：科技日报

图为地面课堂的学生观看航天员演示奇妙“乒乓球”科学实验。

本报记者 洪星摄

◎本报记者 付毅飞

“同学们，你们知道世界上最冷的地方在哪里吗？就在我头顶。”屏幕上，航天员桂海潮指着中国空间站梦天实验舱内的超冷原子物理实验柜介绍说，“它可以制备出地面无法实现、温度接近绝对零度的超低温物质，这种物质的原子会呈现特殊状态，会显现肉眼可见的宏观量子现象，可以帮助我们探索量子力学的奇异事件。”

9月21日15时48分，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来一场精彩的太空科普课，这也是“天宫课堂”首次在梦天舱内举行。来自北京、内蒙古阿拉善盟、陕西延安、安徽桐城及浙江宁波5个地面课堂的约2800名学生代表参加了现场活动。

航天员吞掉“比赛用球”

在结束对梦天舱的介绍后，桂海潮在舱内点燃了一根蜡烛。与地面上的烛火对比可以发现，太空里的火苗近似球形，颜色偏蓝。

桂海潮说，在地面，火焰燃烧后热气上升、冷气下降，形成浮力对流，因此蜡烛的火焰呈锥形。而在空间站，微重力环境几乎消除了浮力对流，燃烧后的气体向各个方向运动的趋势相同。

中国科学院空间应用中心研究员张璐对此解释说，太空里气体对流现象减弱，火焰燃烧时，获取氧气等助燃剂的过程是以扩散为主，获取得非常均匀，速度比较缓慢，当燃烧稳定后，整体呈现出的就是燃烧非常充分的蓝色状态。

展示了火，航天员又玩起了水。他们挤出一个水球，打算来一场“太空乒乓球赛”。水球飘到乒乓球拍上，“啪”的一声黏住了，但用干毛巾裹住球拍，却能把水球弹开。于是朱杨柱、桂海潮各持一拍，你来我往地较量起来。最后，朱杨柱还一口把“比赛用球”吞了下去。地面现场的孩子们瞪大眼、张大嘴，看得全神贯注，看到有趣的地方，一些孩子边乐边挥起了手中的国旗。

比赛结束，航天员没忘记解释原理。原来，他们的毛巾表面布满微绒毛，其微纳结构具有良好的疏水性能。类似工艺在我们的生活中也很常见，大家穿的冲锋衣、速干衣都是如此。

陀螺是历次“天宫课堂”中常用的道具，但这次航天员拿出的陀螺相较以往的更大一些。当陀螺旋转起来后，桂海潮悬浮身体，双手握住陀螺的中心轴，像骑自行车一样改变其方向，身体竟也随之转动起来。该实验展现的是力矩与角动量的关系。这个原理有什么用？桂海潮说，我们的空间站就是这样在太空中自由转身的。有网友感叹：“教授们真的想要教会我空间站工作流程。”

实验环节结束后，孩子们与航天员展开热烈互动。“太空中能看见太空垃圾吗？”“在空间站看到的太阳和地球上看的有什么不同？”“太空中没有明显参照物，怎么判断空间站的姿态和轨道是否发生变化？”一连串问题让航天员连连点赞，直夸“既有深度更有高度”。

短短48分钟，背后不简单

本次“天宫课堂”全程约48分钟，背后却不简单。

据中国航天员科研训练中心助理研究员石玉生介绍，那场奇妙的乒乓球比赛，其实并非最初设计方案，其中还有一段小插曲。原来，地面工作人员设计的实验方案，经在轨验证后发现效果不理想，但这难不倒有着“博士乘组”之称的神十六航天员。他们在轨自主探索，利用有限的条件和材料，自制了特殊球拍，并设计出最终方案。

本次活动的直播图像清晰、话音稳定，但要知道，空间站在相距地面约400公里的轨道上高速运行，大约每90分钟绕地球一圈，如何保证“天地传佳音”？

记者从中国航天科技集团五院了解到，研制人员在任务实施前仔细比对了前期在轨飞行数据，针对相关飞行指令和飞行状态开展精心设计与规划，设计了天和核心舱和问天实验舱两舱中继天线接力的数据传输模式，保证直播信号不间断；设置了图像和话音设备的工作状态，保证图像话音的清晰稳定；设置了整站网络状态，保证系统网络通信的稳定。所有人员大力协同，精心参与到任务的方方面面。

“天宫课堂”由中国载人航天工程办公室联合教育部、科技部、中国科协、中央广播电视总台共同主办，载人航天工程相关参研参试单位提供支持。在空间站应用与发展阶段，该活动还将持续开展。中国载人航天工程办公室将继续广泛征集关于“天宫课堂”的创意和建议。