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3月23日下午，中國(guó)空間站“天宮課堂”又開課了。授課者是“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富。他們演示了太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)等，也演示了液橋演示實(shí)驗(yàn)等，還演示了水油分離實(shí)驗(yàn)等，更演示了太空拋物實(shí)驗(yàn)等。新華社北京3月23日電 。

如此大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)之開展究竟緣何而來(lái)，背后所潛藏的科學(xué)方面的微妙?yuàn)W秘到底涵蓋哪些，其與人類針對(duì)浩瀚宇宙進(jìn)行探索之間究竟存在怎樣的關(guān)聯(lián)聯(lián)系，新華社記者就此采訪數(shù)位專家并對(duì)之逐一進(jìn)行了詳盡解讀 。

實(shí)驗(yàn)一：溫?zé)岬摹氨颉?/p>

這一幕，仿若于“魔法世界”時(shí)發(fā)生，透明的液球，飄蕩在半虛空之中，王亞平以一根小棍，輕點(diǎn)在液球之上，球體很快就開始“結(jié)冰”，僅數(shù)秒鐘，便轉(zhuǎn)變成通體雪白的“冰球”，王亞平稱，這枚“冰球”觸摸時(shí)是溫?zé)岬?。

【專家解讀】，“太空‘冰雪’實(shí)驗(yàn)，事實(shí)上是在進(jìn)行這樣一個(gè)過(guò)程，即形核、結(jié)晶過(guò)飽和乙酸鈉溶液，在這過(guò)程當(dāng)中，會(huì)釋放出熱量。”中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，研究員張璐介紹說(shuō)，過(guò)飽和溶液結(jié)晶，通常情況下，是需要外界“擾動(dòng)”的天宮第二課堂，而這個(gè)實(shí)驗(yàn)的“玄機(jī)”，就在于小棍上沾有晶體粉末，它為過(guò)飽和乙酸鈉溶液，提供了凝結(jié)核，進(jìn)而使三水合乙酸鈉晶體析出。

【延伸閱讀】，在地面開展結(jié)晶實(shí)驗(yàn)之際，晶體的模樣會(huì)因容器形狀的各不相同產(chǎn)生極大差異 ，而于微重力環(huán)境里，晶體不受容器的約束 ，能夠懸浮于半空“自主生長(zhǎng)” ，這和中國(guó)空間站中的無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜相互契合 ，無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜當(dāng)前主要具備兩個(gè)用途 ，其一為達(dá)成材料在無(wú)容器狀況下從熔融至冷卻凝固的進(jìn)程 ，以供科研人員采集物性參數(shù)展開研究 ，其二是用以特殊材料在軌生長(zhǎng) ，縮減新材料從實(shí)驗(yàn)室邁向流水線 、步入大眾視野的時(shí)長(zhǎng) 。

實(shí)驗(yàn)二：“拉不斷”的液橋

【現(xiàn)象回顧】，葉光富把水分別擠到兩塊液橋板上，水球那種形狀好似倒扣著的碗，液橋板合攏，兩個(gè)水球的“碗底”相互挨著“碗底”，液橋板分開時(shí)，一座中間細(xì)、兩頭粗的“橋”把兩塊板連接起來(lái)，王亞平又將液橋板拉遠(yuǎn)，液橋變得愈發(fā)細(xì)、愈發(fā)長(zhǎng)，始終沒(méi)有斷開。

張璐進(jìn)行介紹，微重力環(huán)境乃是液橋得以成形的主要原因之一，液體表面張力也是液橋得以成形的主要原因之一。在日常生活當(dāng)中，液橋不容易被察覺(jué)到，舉例來(lái)說(shuō)，洗手的時(shí)候，兩個(gè)指尖偶然間會(huì)形成幾毫米的液柱，當(dāng)再拉遠(yuǎn)一點(diǎn)的時(shí)候，就會(huì)受到重力作用而坍塌。然而在空間站里面，航天員能夠輕松演示出比在地面上大數(shù)百倍的液橋，這是在地面上不可能看到的景象。

液體表面張力，是“天宮課堂”里的高頻詞匯，天宮一號(hào)太空授課，做過(guò)水膜實(shí)驗(yàn)，中國(guó)空間站首次太空授課，做過(guò)水球?qū)嶒?yàn)，這些都闡釋了此原理，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員康琦講道；空間站能夠最大程度擺脫地面重力影響，為流體力學(xué)研究，包括液橋?qū)嶒?yàn)，創(chuàng)造了優(yōu)良條件；2016年9月15日，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室?guī)е簶驘崦?xì)對(duì)流實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目升入太空 。

實(shí)驗(yàn)三：“分不開”的水和油

分別來(lái)看，王亞平搖晃一個(gè)其內(nèi)部裝有水和油的瓶子，以使水油充分混合，之后瓶中呈現(xiàn)一片黃色，隨著時(shí)間一分一秒地過(guò)去，瓶中未出現(xiàn)任何變化，瓶中的油滴依舊均勻分布于水中，緊接著，葉光富前來(lái)提供助力，其所采取的動(dòng)作是抓著系在瓶上的細(xì)繩甩動(dòng)瓶子，經(jīng)過(guò)數(shù)圈之后，水與油明顯分離，其中油處于上層天宮第二課堂，而水處于下層。

梁文杰，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員說(shuō)，我們平常喝湯時(shí)看到油花，都知道地面上油比水輕，這是大家都了解的情況，然而在空間站中，情況卻截然不同，水和油長(zhǎng)時(shí)間保持混合態(tài)，處于“難舍難分”的狀態(tài)，這是因?yàn)樵谖⒅亓Νh(huán)境下，密度分層消失了，也就是浮力消失了。

“水油在高空成功達(dá)成分離的緣由在于，瓶子以高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之際類似離心機(jī)，能夠理解成離心作用致使浮力再度現(xiàn)身了。”張璐講道 。

[延伸閱讀]，科研人員能夠借助微重力環(huán)境特性來(lái)開展研究，比如說(shuō)，可利用密度分層消失這一特性，于微重力環(huán)境時(shí)，朝著熔融合金里注入氣體，進(jìn)而能夠得到在航空航天、能源以及環(huán)保領(lǐng)域的重要材料——泡沫金屬 。

隨之相關(guān)的是，高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜可給出高微重力環(huán)境，其內(nèi)部微重力水平處于空間站艙內(nèi)百倍至千倍的水準(zhǔn)，更貼近真實(shí)宇宙空間，外部設(shè)計(jì)氣浮、磁浮兩級(jí)懸浮，減輕了空間站姿態(tài)控軌機(jī)動(dòng)所產(chǎn)生的加速度、各類儀器運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的力矩與震動(dòng)、航天員活動(dòng)帶來(lái)的質(zhì)心變化及沖擊、太陽(yáng)風(fēng)和稀薄大氣的擾動(dòng)等干擾因素的影響，能夠支撐更為精密的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)四：翻跟頭的“冰墩墩”

北京冬奧會(huì)吉祥物“冰墩墩”壓軸登場(chǎng)，迎來(lái)太空之旅的“高光時(shí)刻”，王亞平水平向前拋出“冰墩墩”擺件，一向憨態(tài)可掬的“墩墩”姿態(tài)格外輕盈，接連幾個(gè)“空翻”，畫出了一條漂亮的直線，穩(wěn)穩(wěn)站在了葉光富手中。

【專家解讀】太空拋物實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出牛頓第一定律所描繪的現(xiàn)象，在空間站里，“冰墩墩”擺件被拋出去后，幾乎不受到外力的作用，保持著近似勻速直線的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，“天宮課堂”地面主課堂授課老師、北京師范大學(xué)第二附屬中學(xué)物理教師張健介紹，在地球人看來(lái)物體運(yùn)動(dòng)的理想狀態(tài)，如今能夠在太空中去一探究竟 。

張璐介紹【延伸閱讀】，我們?yōu)楹伍_展在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀壳罢谶M(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中一個(gè)是要揭示微重力環(huán)境下的特殊現(xiàn)象貝語(yǔ)網(wǎng)校，這屬于從科學(xué)角度去認(rèn)識(shí)世界，另一個(gè)是通過(guò)在軌實(shí)驗(yàn)助力地面科學(xué)研究，進(jìn)而改進(jìn)工藝水平，還有艙外存在高真空環(huán)境、輻照、亞磁場(chǎng)等，這些特殊環(huán)境因素對(duì)生物體、材料、元器件等的影響也是我們要研究的內(nèi)容，另外是要進(jìn)一步探索未知領(lǐng)域，涵蓋暗物質(zhì)探測(cè)、行星起源探索等 。問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空，之后，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空以后，會(huì)有一大批前沿科學(xué)實(shí)驗(yàn)，在中國(guó)空間站，陸續(xù)開展。