10月12日下午，“天宮課堂”第三課在中國空間站問天實驗艙開講，神舟十四號飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲在軌介紹了問天實驗艙基本情況和植物生長研究項目，演示了微重力環(huán)境下毛細(xì)效應(yīng)實驗、水球變“懶”實驗、太空趣味飲水、會調(diào)頭的扳手等趣味實驗。

這堂課有哪些亮點？我們一起來復(fù)盤一下吧。

把大型科學(xué)實驗室搬到太空

相比前兩次天宮課堂，本次天宮課堂“解鎖”了一個全新的太空教室——問天實驗艙。

由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的問天實驗艙是全世界現(xiàn)役最大單體載人航天器。它長17.9米、直徑4.2米，約為6層樓高，是中國空間站三大艙段中的第二艙段，也是中國空間站的首個實驗艙段。

作為我國空間站的首個實驗艙，問天實驗艙擁有強大的空間科學(xué)實驗?zāi)芰?，不僅艙內(nèi)實驗?zāi)芰Ρ忍旌秃诵呐摯蠓嵘?，還能夠開展大規(guī)模艙外實驗，就像是把一個大型科學(xué)實驗室搬到了太空。

“跟我一起向前飛！”通過鏡頭，神舟十四號航天員乘組帶著孩子們參觀了問天實驗艙，對工作生活場景進(jìn)行了展示，並介紹了問天實驗艙所搭載的實驗櫃等設(shè)施設(shè)備。

問天實驗艙裡的實驗項目以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主，艙內(nèi)搭載了科學(xué)手套箱、生命生態(tài)實驗櫃、生物技術(shù)實驗櫃和變重力實驗櫃等設(shè)施設(shè)備。通過這些設(shè)備，科學(xué)家們能夠在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)等領(lǐng)域研究多種空間環(huán)境要素下的基本科學(xué)規(guī)律、機理，關(guān)注生命生長發(fā)育和人的健康，探索人類長期太空生存所面臨的一系列科學(xué)問題。

同時，在平臺功能的定位上，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，具備空間站組合體統(tǒng)一管理和控制能力。

趣味實驗揭秘太空微重力環(huán)境

本次天宮授課帶來的4個小實驗，展現(xiàn)了太空微重力環(huán)境的奇妙“超能力”。

首先是“毛細(xì)效應(yīng)實驗”。陳冬將三根粗細(xì)不同的量管放入水中，沒過多久，水便上升到達(dá)量管頂部。他招呼學(xué)生們仔細(xì)觀察流體表面張力作用是如何大顯神威的?！皼]有重力束縛，流體表面張力作用會更加明顯，驅(qū)動液面快速上升?！?/p>

在北京主會場，不少學(xué)生告訴科技日報記者，他們對“會調(diào)頭的扳手”這個實驗印象深刻。在微重力環(huán)境下，T字扳手一會兒頭朝上，一會兒頭朝下，不停翻轉(zhuǎn)著，十分調(diào)皮。陳冬提到，這是蘇聯(lián)航天員賈尼別科夫在空間站中偶然發(fā)現(xiàn)的，所以也叫賈尼別科夫效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象與扳手的旋轉(zhuǎn)方式和它質(zhì)量的分布有關(guān)系。

中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉告訴記者，賈尼別科夫效應(yīng)也叫網(wǎng)球拍效應(yīng)，在地面上扔一個網(wǎng)球拍，也能發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象，不過並不如微重力環(huán)境中的表現(xiàn)明顯。他建議感興趣的孩子們通過查閱相關(guān)資料，進(jìn)一步了解實驗背后的原理。

航天員們還給孩子們演示了水球變“懶”實驗和太空趣味飲水實驗，展示了在微重力環(huán)境下，液體與液固混合體在相同沖擊作用下的不同振動表現(xiàn)和使用超長吸管喝水的有趣現(xiàn)象。同時，他們還介紹了生命生態(tài)實驗櫃進(jìn)行的水稻種植和擬南芥種植研究項目，並演示了樣本採集操作。

多項技術(shù)保障天宮課堂順利進(jìn)行

太空授課面向全球進(jìn)行現(xiàn)場直播，採取天地互動方式進(jìn)行。雖然太空教師正距地面約400公裡，但在天地連線中，這堂課畫面圖像清晰、語音清脆響亮，太空教師也能清楚地看到地面課堂內(nèi)孩子們的一舉一動，進(jìn)行實時課堂互動。

由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的空間站系統(tǒng)發(fā)揮著重要的保障作用。空間站上的測控與通信分系統(tǒng)高效助力了實時課堂互動。測控與通信分系統(tǒng)配備了圖像話音的採集和通信設(shè)備，這些設(shè)備能夠採集下航天員授課的畫面和聲音，記錄課堂實況，並通過通信設(shè)備傳達(dá)到地面。

在約50分鐘的授課中，北京空間信息傳輸中心調(diào)用“天鏈一號”03星和“天鏈二號”01星，為中國空間站組合體提供天基測控與數(shù)據(jù)中繼服務(wù)，搭建起天地往返的“信息天路”，為太空授課的順利進(jìn)行提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸支撐。

同時，載荷網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸搭建起一條“高速公路”。問天實驗艙搭載了很多實驗櫃，實驗櫃所採集的數(shù)據(jù)不僅量大，而且許多都需要實時傳輸。航天科技集團(tuán)五院研制團(tuán)隊用光纖在艙內(nèi)打造了一個帶寬更大、速率更快的局域網(wǎng)，即載荷網(wǎng)。大量的實驗數(shù)據(jù)通過載荷網(wǎng)匯集到艙上的中繼天線終端，通過中繼衛(wèi)星傳到地面，便於科研人員開展后續(xù)研究。

實習(xí)記者 孫 瑜 本報記者 付毅飛

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