“天宫课堂”第二课,干货解读来了!

本文转自:科技日报
◎科技日报采访人员刘园园付毅飞
3月23日下午 , “天宫课堂”第二课在中国空间站开讲 , 神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合进行授课 , 在轨演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验等一系列炫酷又好玩的实验 。
“天宫课堂”第二课,干货解读来了!
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不仅好玩 , 这些实验背后 , 藏着不少干货 , 来听专家们怎么解读——
太空“冰雪”实验
本次授课率先上场的还是王亚平老师 。王老师利用过饱和乙酸钠溶液 , 制作了一颗冰球 。这个液体球 , 长得像冰球其实是热球 。
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太空“冰雪”实验实际上是空间站里的无水醋酸钠实验 。这种实验在太空做和在地面做有什么不同?
中科院物理研究所研究员、物理学会科普工作委员会主任魏红祥分析 , 区别主要有两点 。
“首先是重力的环境 , 在空间站是微重力环境 , 在这种环境下 , 它的结晶状况跟地面上差别还是挺大的 。” 魏红祥说 。
魏红祥介绍 , 其次就是容器的影响 。空间站里的太空“冰雪”实验是没有容器的 , 是一个圆球状的 , 在这种情况下结晶是可以往外发展的;如果在容器里面由于容器的限制 , 它只能往内结晶 , 主要是区别在这两点 。
【“天宫课堂”第二课,干货解读来了!】“在咱们空间站里面就有无容器的材料柜 , 其实容器对材料的生长影响还是挺大的 , 因为在材料生长的过程中 , 容器的形状、表面的结晶度、表面的粗糙度 , 对晶格结构、缺陷、纯度等都有很大影响 。” 魏红祥说 。
魏红祥补充说 , 特别是一些多元的合金 , 由于它的浓度不一样 , 在地面上做的时候会分层 。而在空间站做的时候 , 在微重力环境下 , 地面上的影响没有了 , 如果再把容器的影响去掉的话 , 它就有可能长出纯度更高 , 结晶度更高 , 结晶更好的材料 。
液桥演示实验
微重力环境下 , 液体的表面张力更加凸显 。天宫课堂的液桥演示实验中 , 水在表面张力作用下将两个塑料板连接起来 , 在太空可用液体搭一座桥 。
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“太空授课的液桥实验非常生动直观地展现出液体表面张力的特性 。” 北京市第十三中学教师、天宫课堂地面总课堂授课老师李晓彤介绍 , 在地面上没有办法做出像空间站这么大的液桥 。
没错 , 空间站上的液桥实验 , 跟地面上的液桥实验也有不同之处 。
天宫课堂授课专家组成员、北京交通大学副教授陈征解释说 , 空间站上的液桥实验是完全的表面张力的表现 , 而地面上的液桥实验是引入了电介质极化新机制 , 现象虽然看起来相似 , 但其实原理上并不相同 。
“流体在现代生活当中其实是一个非常重要的组成部分 。我们通过这样一个表面张力的实验 , 给大家更多关注和探讨流体的机会 , 对流体多一些理解 。要知道解释流体的纳维尔·斯托克斯方程至今还是世界六大未解数学难题之一 。” 陈征说 。
中国科学院力学研究所康琦研究员介绍 , 微重力环境下的科学问题包括微重力流体、微重力燃烧、空间材料、基础物理四大类 , 在空间站上做液桥实验就是微重力流体研究范畴 。