神十航天员太空授课:聂海胜摇摇晃晃飘向远方

6月20日上午,神舟十号航天员聂海胜、张晓光、王亚平在远离地面300多千米的天宫一号为全国青少年带来神奇的太空一课。

镜头一:漂浮亮相

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。为了更好展示太空失重状态,指令长聂海胜盘起腿,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。掌声和欢笑声在地面课堂响起。

镜头二:太空称重

航天员的表演给同学们带来了疑问:在地面上,人们一般用天平、台秤、托盘秤、杆秤、弹簧秤测量物体的质量。那么,失重环境下,太空中航天员想要知道自己是胖了还是瘦了,该怎么办呢?

“质量测量仪”派上了用场,这是从天宫一号舱壁上打开的一个支架形状装置。聂海胜把自己固定在支架一端,王亚平轻轻拉开支架,一放手,支架便在弹簧的作用下回复原位。测量结果表明,聂海胜的质量是74千克。

王亚平解释说,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。

镜头三:神奇单摆

T型支架上,用细绳拴着一颗明黄色的小钢球。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手,小球并没有出现地面上常见的往复摆动,而是停在了半空中。王亚平用手指沿切线方向轻推小球,奇妙的现象出现了:小球开始绕着T型支架的轴心做圆周运动——而在地面对比试验中,需要施加足够的力,给小球一个较大的初速度,才能使它绕轴旋转。

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。

镜头四:旋转陀螺

地面上常见的玩具陀螺,在太空中成了好教具。王亚平取出一个红黄相间的陀螺悬在空中,用手轻推陀螺顶部,陀螺翻滚着向前移动。紧接着,她拿出一个相同的陀螺,先旋转起来再悬浮在半空中,这一次用手轻轻一推,旋转的陀螺则不再翻滚,而是保持摇晃着向前奔去。

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。

镜头五:魔幻水球

王亚平拿起一个航天员饮用水袋,打开止水夹,水并没有倾泻而出。轻挤水袋,在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠,略微抖动水袋,水珠便悬浮在半空中。

接着,她把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中,慢慢抽出金属圈,便形成了一个漂亮的水膜。轻轻晃动金属圈,水膜也不会破裂,只是偶尔会甩出几颗小水滴。随后,王亚平又往水膜表面贴上了一片画有中国结图案的塑料片,水膜依然完好。这些在地面难得一见的奇特景象,引起了地面课堂同学们的连声惊叹。

慢慢地向水膜注水,不一会儿,水膜就变成了一个亮晶晶的大水球。用注射器向水球内注入空气,在水球内产生了两个标准的球形气泡,气泡既没有被挤出水球,也没有融合到一起。紧接着,王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球,红色液体慢慢扩散开来,晶莹透亮的水球变成了“红灯笼”。


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