太空课堂将开讲 实验看点多

2016-10-24


太空课堂呈现不一样的世界


“2013年,航天员王亚平在天宫一号里做实验的场景历历在目。”北京市顺义教育研究考试中心物理教研员刘艳辉老师说,当时王亚平开展了一系列物理实验,展示的是微重力环境下的一些现象,主要有测量质量、单摆、陀螺、表面张力形成水膜、水球。

刘艳辉告诉记者,在天宫一号内有些测量工具是没办法使用的,例如天平等,所以只能用振动、牛顿第二定律以及动量的方法测量物体质量,当时航天员聂海胜的质量就是这样测量出来的。

在地面上,单摆在平衡位置附近做往复运动,而在微重力环境下,单摆却在做圆周运动。同样的,地面上水滴由于重力的作用上尖下圆,而在天宫一号内水滴是球形的,水膜不易破裂,经过注水后能形成一个比较大的水球。此外,人们很熟悉的蜡烛的火焰,在微重力环境下,也会有不一样的景象。“这些实验都与重力有关,因此在微重力环境下,现象会有所不同。”刘艳辉说,这些实验现象也让学生学会从不同的角度全面地分析事物。

“实际上只要条件允许,都可以在太空做实验。所以太空实验最重要的目的,就是引发学生热爱科学、激发他们的好奇心,进一步探究太空。”北京十一学校生物特级教师王春易老师说。


三项太空实验值得期待


“历次宇宙飞船上太空时,带得最多的就是生物材料。”王春易老师说,在太空中,很多生物材料可能发生性状的改变,即环境改变了生物的遗传因子、改变了它的基因。“如果是这样的话,我们就可以得到一两种新的物种,这些对人类是非常有意义的。”

“太空环境给生物材料以刺激,它们会发生什么变化,这在地球上是很难模拟出来的。”王春易认为,带上太空的生物应该具有普适性,太空养蚕实验中的蚕就满足这一条件。太空实验的过程是同学们最关注的。太空中的蚕和桑叶会不会飞起来,蚕宝宝突然被送上太空是会出现不适应状态……这些都会引发学生的好奇心,引导学生进一步探索太空的秘密。

“双摆就是轴互相平行,一个摆的支点装在另一摆的下部所形成的组合物体。双摆有两个摆角,所以有两个自由度。它是多自由度振动系统的最简单的力学模型之一。”刘艳辉分析说,预计双摆在微重力环境下会有规律地按着圆周路径摆动,这跟人类手臂摆动相似,可以研发成协助航天员工作的工具。

“水膜反应”可能是受王亚平太空水膜实验的启发,并结合化学知识,设计的将聚合物聚乙烯醇溶液及饱和盐水混合以进行相转化过程的项目,待风干后就会形成固体薄膜。利用这一实验,可进一步研发成透气但不透水的人造皮肤和透析膜。


有了好奇心就有了未来


刘艳辉老师期待一系列的太空实验在满足孩子们好奇心的同时,也能激发出孩子们无限的想象力和创造力,自信满满地去探索宇宙,探索未来。

“好奇心和想象力是孩子们求知的源泉。”刘老师说,也许在不远的将来,人们将空间站修建成“太空之家”。在那里,有完善的生物再生式生命保障系统,能在一个密闭的系统内持续再生氧气、水和食物等高等动物生活必需品,人们可以长期居住;在那里,有各种各样在太空飞行中的保证人身体健康的重要仪器,人们可以跑步、骑单车、练拉伸等,还可以用“健身神器”敲打小腿部位相应穴位,刺激骨骼、改善血液循环,保障骨骼健康;在那里,可以不会中断与家人的联系,通话、视频聊天、电子邮件往来都可以;在那里,生活不会是单调枯燥的,看电视新闻、足球比赛,听音乐、读电子书或期刊;在那里,休息环境是舒适的,有“太空空调”,温度适宜,减弱噪音,“安静”睡眠……“只要大胆想象,敢于尝试,一切都有可能。”刘艳辉说。

“有些太空实验具有可视性,但更多的科研项目不一定‘好看’,却极具科研价值。”王春易老师说,把生物材料送上天只是一个开始,接下来还要对它进行研究,而这些才是重点,“这些重要的研究需要今天的孩子们好好学习,打好基础,用自己的双手创造未来。”


□文/本报记者 韩莉 凌月云


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