3月23日，神舟十三號乘組在太空完成了“天宮課堂”第二課。本次太空授課活動繼續(xù)采取天地對話方式進(jìn)行，由航天員在軌演示了太空“冰雪”實驗、液橋演示實驗、水油分離實驗、太空拋物實驗，介紹并展示了空間科學(xué)設(shè)施。首先我們先來看一段剛才太空“冰雪”實驗的畫面。

太空“冰雪”實驗

地面還原太空冰雪實驗——原來“太空冰雪”是這樣的

在剛才的節(jié)目里我們看到，我們看到太空演示失重狀態(tài)下的太空“冰雪”實驗，飽和液體結(jié)晶現(xiàn)象十分明顯。那么，很多人可能就會有這樣一個疑問，這些實驗在地面有重力的情況下能夠完成嗎？今天的節(jié)目，我們將重點(diǎn)關(guān)注在太空完成的實驗，在地面呈現(xiàn)是一個什么樣的效果？

總臺央視記者 李寧：好，那我們現(xiàn)在就來到了中科院物理所，我們現(xiàn)在就從第一個開始，太空“冰雪”實驗，這是一個什么實驗?zāi)兀?/p>

中國科學(xué)院物理研究所博士研究生白睿：太空“冰雪”實驗是在失重狀態(tài)下一個飽和溶液結(jié)晶的過程。所以我們?nèi)绻�說要在地面上去呈現(xiàn)這種結(jié)晶的話，因為地面上有重力存在，所以說我們沒有辦法讓它懸浮在空中，我們只能用一個容器。

我們知道，往溶劑里加入可溶物質(zhì)，加到不再溶解就得到了飽和溶液。但是如果把這個飽和溶液加熱的話就可以進(jìn)一步溶解更多物質(zhì)，這個時候就得到了過飽和溶液，那一旦溫度降低，過飽和的那部分就會結(jié)晶。而純凈的過飽和無水醋酸鈉溶液即便冷卻下來也不會馬上結(jié)晶，王亞平老師展示太空“冰雪”實驗所用到的道具就是它。

中國科學(xué)院物理研究所博士研究生白睿：它是一個過飽和的醋酸鈉溶液，我們?nèi)ブ苽渌�的時候，是先要給它加熱，然后讓它溶入更多的醋酸鈉的顆粒，然后再把它冷卻下來之后，現(xiàn)在是它處于一個這種亞穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)，稍微給它一點(diǎn)擾動，它就會迅速地結(jié)晶。

我們嘗試一下看看能不能行。這是一個玻璃棒，其實玻璃棒的加入就是給它一個擾動，然后給它一個擾動之后，它就會迅速地結(jié)晶，然后就恢復(fù)到他的一個最穩(wěn)定的狀態(tài)。直接往里面一放，應(yīng)該就可以開始。

“液橋”是座什么“橋”？

在太空中，亞平老師給我們做的第二個實驗是液橋演示試驗。那“液橋”是座什么橋呢？給大家通俗的解釋下，液橋就是連接著兩個固體表面之間的一段液體，之所以被稱為液橋，是因為“橋”字有連接兩地的含義。接下來繼續(xù)跟隨總臺央視記者，來看在地面做液橋?qū)嶒灪臀覀兲�空中有何不同�?/p>

總臺央視記者 李寧：其實液橋在我們?nèi)粘Ｉ�活中非常普遍的，你比如說我現(xiàn)在把兩個手指頭放到水杯里，這就是一個簡單的液橋。

中國科學(xué)院物理研究所博士研究生 翟燕妮：對是一個很短的液橋。其實液橋?qū)嶒灥脑�理是（液體）表面張力，所以我們在地面和在太空上看到的現(xiàn)象是完全不同的。

太空液橋?qū)嶒炂��?/p>

物體處于“漂浮”狀態(tài)，地面上只能形成的小液滴，到了空間站便可以形成大的液球，這是因為重力消失后，表面張力的作用。而在正常重力環(huán)境下，表面張力減弱，要想形成大的液橋，就需要借助高壓電源來完成。

中國科學(xué)院物理研究所博士研究生 翟燕妮：我們現(xiàn)在給這兩杯最普通的純凈水接上了兩個電極，然后我們把高壓電打開之后。

這個是我們在地面通過高壓電，然后實現(xiàn)了液橋的這樣一個效果。

水油分離實驗+平拋實驗：展示太空微重力環(huán)境

在今天的太空授課中，還有兩項實驗，分別是水油分離實驗和太空拋物實驗，這兩個實驗在地面上到底能不能實現(xiàn)呢？

總臺央視記者 李寧：我們看亞平老師在太空中做的水油分離，它一攪拌以后水和油基本上看不出來了。

中國科學(xué)院物理研究所博士研究生 翟燕妮：對，均勻地混合看起來就像是加引號的溶解一樣。其實是因為在太空當(dāng)中浮力會消失，浮力消失之后，水和油就不會出現(xiàn)像在地面上的這種分層現(xiàn)象，所以油可以以一種很小的液滴的形式和水進(jìn)行一個均勻的混合，看起來就好像是溶解了的樣子。

同樣，太空拋物實驗在地面上和太空中也完全不一樣。

總臺央視記者 李寧：我們在做的實驗就是太空拋物實驗。在太空中我們看到亞平老師冰墩墩扔出去以后，只要沒有外力的干擾，它理論上會一直飄下去，對吧？但是我們在地球上其實實現(xiàn)不了這樣一種效果，你即便是把奧運(yùn)會的鉛球冠軍叫過來，他扔出一個東西，最終也會落到地面，這就是引力的作用，所以這個實驗在地球上無法實現(xiàn)。

為什么要做太空實驗？

通過對比，我們可以很明顯地看出，在地面還原太空實驗，不僅難度大而且效果也遠(yuǎn)不如太空那么酷炫，那我們?yōu)槭裁催�要跑到太空去做實驗?zāi)兀?/p>

首先，太空環(huán)境可以提供長期的微重力實驗條件，可以揭示重力掩蓋下物質(zhì)的特殊規(guī)律，比如由重力引起的浮力對流基本消失現(xiàn)象，沉淀和分層基本消失現(xiàn)象，這次太空中做的水油混合實驗就為了展示太空微重力環(huán)境。

中國科學(xué)院物理研究所研究員 魏紅祥：在微重力環(huán)境下，比方說我們?nèi)绻�有幾種材料的話，它的摻雜更均勻，它不分層了，它之間結(jié)合的可能會更均勻更好，那么在這種情況下，它就會得出來一些結(jié)構(gòu)更完美的這么一種材料。

在微重力條件下，樣品可以在懸浮的無容器條件下加工，為準(zhǔn)確的材料熱物性測量提供了有利條件。

中國科學(xué)院物理研究所研究員 魏紅祥：到目前為止，在空間站上我們還不太能做特別復(fù)雜的材料合成，應(yīng)該是在地面上已經(jīng)有一些我們心中比較有數(shù)了，那么拿到空間站之后再研究它一些比方說測量它一些性質(zhì)，或者說是看看它在微重力無容器的環(huán)境下，會不會表現(xiàn)出來一些新奇的，我們在地面上看不見的這些性質(zhì)和參數(shù)。比方說我們直接在上面進(jìn)行新材料的探索，去生長組分更復(fù)雜的材料，這都是有可能的。

太空課表是如何誕生的？

我們可以看到，太空實驗可以說是和我們的生產(chǎn)生活還是息息相關(guān)的。那么很多人就會問到這么一個問題，每次太空授課的課表是如何誕生的呢？其實每一次的太空授課內(nèi)容，都是專家團(tuán)隊經(jīng)過深思熟慮精挑細(xì)選出來的，原則就是要操作簡單，但要蘊(yùn)藏豐富的科學(xué)知識。

中國科學(xué)技術(shù)館科技輔導(dǎo)員 吳彥旻：很多小朋友們向我們直接寫了提議，但是我們經(jīng)過了一個授課專家組的這樣的評選，評選的過程當(dāng)中有幾個這樣的條件，第一個要可實施，因為空間站的環(huán)境是有它的特殊性的，第二個要夠安全。當(dāng)然最重要的是這個實驗有意義，它能夠反映出我們這個國家太空實驗室的一些特征，這些特征讓公眾能夠理解為什么要去建設(shè)這樣一個空間站，建設(shè)這樣一個空間站可以帶來哪些方面的好處。

從天宮一號開始，王亞平已經(jīng)進(jìn)行過三次太空授課了，每一次的授課都需要專家組、航天員和運(yùn)行保障團(tuán)隊的密切配合，我們在畫面中看到的實驗非常完美呈現(xiàn)，但其實都需要綜合考慮很多因素才能最終確定實驗內(nèi)容。

天宮課堂授課專家組成員 北京交通大學(xué)副教授 陳征：通過這些比較炫的實驗現(xiàn)象激發(fā)大家的興趣，這個是從對受眾的角度的。從太空授課本身的角度，其實還要考慮到安全性，還要考慮到我們的航天員的操作的難度等等。我們太空授課是至少有這么幾條，不能危及我們空間站的運(yùn)行，實驗現(xiàn)象要和地面有明顯的差異，還不要給航天員有太多額外的負(fù)擔(dān)。

種菜、養(yǎng)魚 哪些實驗成果將走進(jìn)我們的生活？

無論是在太空授課還是科學(xué)實驗，其實最終的目的都是服務(wù)于人。也確實有非常非常多的太空科技已經(jīng)運(yùn)用到了我們的生活當(dāng)中，比如說奧運(yùn)會運(yùn)動員身上的高科技比賽服、運(yùn)動鞋；醫(yī)院里的核磁共振，還有大家最熟悉的，方便面里的脫水蔬菜包等等。說到吃，太空科技還給我們帶來了哪些口福呢？

截至目前，我國共開展了30余次植物種子、菌種、試管苗的搭載升空，培育出近千個航天育種新品系、新品種。

海南航天育種中心工程師 姚彤：我們將這個種子通過返回式的航天器搭載上天，這個特殊環(huán)境是地面無法模擬的，多重的因素影響，咱們的植物的種子都會發(fā)生各種千奇百怪的變化，它是在果實的顏色、大小、形狀，還有它產(chǎn)量和抗病性上它都會有一些改變。

越來越多的太空實驗成果應(yīng)用于科研生產(chǎn)生活的同時，也有一些地面上的研究項目在持續(xù)為人類未來在太空中長期生存做著努力。我國正在進(jìn)行的月宮一號研究項目，就有望應(yīng)用于未來空間站長期在軌運(yùn)行以及載人登月、載人登火等項目的實施。

北京航空航天大學(xué)教授 月宮一號總設(shè)計師 首席科學(xué)家 劉紅：它的目的就是為了能夠利用這樣一套系統(tǒng)來研究人類在地球之外，我們叫長期自制生存所需要的生命保障系統(tǒng)。

劉紅告訴我們，無論是未來載人登月、載人登火，抑或是目前在太空中運(yùn)行的中國空間站，都需要保證人能夠在其中長期生活，對保障人類長期太空生存的生物再生生命保障系統(tǒng)進(jìn)行提前研究，可以在未來盡量減少對地球補(bǔ)給的依賴。

北京航空航天大學(xué)教授 月宮一號總設(shè)計師 首席科學(xué)家 劉紅：這個是一個前瞻性的技術(shù)，像我們的植物培養(yǎng)技術(shù)，以及廢物處理技術(shù)，都可以在不遠(yuǎn)的將來用到空間站。

未來，在空間站養(yǎng)魚、種菜都將成為可能。除此之外，隨著中國空間站在今年建成，打造太空中最精準(zhǔn)的時鐘、研制獨(dú)特的新型材料、尋找新的物理規(guī)律、探索人類如何在太空長期生存等一大批前沿科學(xué)實驗將陸續(xù)在“天宮”開展。

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