飞天梦永不失重 科学梦张力无限

中国经济网北京（楼盘）6月20日讯(记者 佘惠敏)“好想被王老师点名说，你到讲台上来做一下这道题。那样我就能上太空了。” “同学，当心题没做对，被轰出门外罚站！那样你就没氧气了。” 这是6月20日上午的太空授课开讲前，两位同学的俏皮对话。

他们说的是中国最高的讲台在远离地面300公里的天宫一号，神舟十号航天员聂海胜、张晓光、王亚平将为全国青少年带来一堂神奇的太空课。

他们进的是中国最大的课堂神州大地上，8万多所中学的数千万名师生、数以亿计的成年观众，将通过广播、电视和网络直播，共听航天员太空授课，一同观赏奇妙的太空世界。

20日上午9时许，记者来到设在中国人民大学附属中学的太空授课地面课堂，与300余名中小学生一起，准备现场聆听航天员老师讲课。

在这场太空课开始之前，很多学生都准备好了想问的问题。

“我想知道，太空失重条件下，往液体中吹气泡，气泡会不会浮起来？我有个同学想知道，如果太空里不把头发扎上，头发会不会因为静电乍起来？”现场听课的北京80中高一女生陈昱萌告诉记者，她对即将开始的太空课充满好奇。

来自太空的问候

10时许，太空课的两位地面老师北京市101中学物理教师史艺和人大附中物理教师宓奇登上讲台。开场白后，现场播放了一段电视短片《航天员在太空的衣食住行》。大屏幕上，神舟十号航天员像鱼儿一样自由游弋，能吃到虾仁炒鸡蛋、黑椒牛柳，用水袋挤水喝，睡觉时需将睡袋固定以防飘走……同学们一边看一边发出阵阵低语和清脆的笑声。

10时11分，北京航天飞行控制中心报告，已建立与航天员的双向通信链路。神舟十号航天员的身影清晰呈现在大屏幕上，他们身着蓝色舱内工作服，面带微笑向地面课堂的同学们挥手致意：“同学们，你们好！”

“我是王亚平，本次授课由我来主讲。”航天员王亚平轻点脚尖，向天宫一号舱内摄像机镜头缓缓飞来。为了备好课，这位“主讲”可没少下功夫，不仅精心准备了授课内容，向专业教师虚心请教讲课技巧，还对个人形象进行了精心设计扎起了秀气的马尾辫。但在失重环境下，精心梳理的马尾辫变成了蓬松的“毽子”，只惹得同学们笑作一团。

“大家好！我是聂海胜，担任本次飞行任务的指令长。”指令长的工作是“助教”，负责配合“主讲”管理教具，维护课堂秩序。由于天宫一号是精密的飞行器，航天员们的授课活动必须小心进行，既不能动作幅度太大、干扰到正常飞行，还要当心漂浮的实验器材、液滴影响到航天器安全。

“大家好！我是张晓光，本次太空授课任务，我担任摄像师。”在失重环境下，保持自身平衡并不容易。张晓光要先用束缚带把自己固定在舱壁上，再用手持摄像机保持长时间稳定拍摄，才能把太空授课的精彩图像传回地面课堂。

实验一：质量测量演示

3位航天员老师“站”稳后，先给同学们露了几手“功夫”聂海胜双腿一盘，就“悬空打坐”起来；王亚平则表演了“大力神功”，她用一根手指轻轻一推，正在打坐的聂海胜就滴溜溜飞到后边去了。失重环境下，航天员们成了“武林高手”，博得同学们阵阵喝彩。

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、弹簧秤等测量物体受到的重力，从而计算物体的质量。那么，失重环境下怎样测质量呢？

航天员老师用天宫一号上的质量测量仪现身说法。他们从天宫一号的舱壁上打开一个支架形状的装置，航天员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。装置上的LED屏上显示出数字：74.0，这表示聂海胜的实测质量是74千克。

王亚平向同学们解释道，天宫中的质量测量仪，应用的物理学原理是牛顿第二运动定律：F(力)=m(质量)×a(加速度)。质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的力F，同时用光栅测速装置测量出支架复位的速度v和时间t，计算出加速度(a=v/t)，就能够计算出物体的质量(m=F/a)。

认真的王老师还给同学们布置了一道课后思考题：除了运用牛顿第二定律，还有什么办法可以在失重环境下测量物体的质量？

演示完质量测量，航天员们又取出一个物理课上常见的实验装置单摆。

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。

太空实验趣味无穷，地面课堂的学生们也不失时机地向航天员提出他们关心的问题。人大附中早培班学生徐海博举手提问：“航天员老师，您在太空中有没有上下方位感？”

为了回答同学的提问，航天员王亚平在聂海胜的帮助下表演了一套“杂技”，分别进行了悬空横卧和倒立。每一次，王亚平都指着自己头顶说，“现在对我来说，这边是上。”再指着自己脚下说，“这边是下。”看到航天员老师的精彩表演，同学们兴奋地鼓起掌来。

杂技表演完毕，王亚平笑盈盈地对同学们解释说：“在太空中，我们自身的感觉是无所谓上下。不过，为了便于工作生活，我们为天宫一号人为定义了上和下，把朝向地球的一侧定义为下。”镜头显示，天宫一号“下方”还有他们专门铺设的地板。

实验三：陀螺演示

物理学原理告诉我们，高速旋转的陀螺具有很好的定轴特性。在太空失重环境下，这一特性更加直观地呈现出来。

王亚平取出一个红黄相间的陀螺，把它静止悬放在空中。用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着飞向远处。紧接着，王亚平取出一个一模一样的陀螺，让它先旋转起来，悬浮在半空中，再用手轻轻一推，旋转的陀螺不再翻滚，而是保持着固定的轴向，向前飞去。然后，她让两个陀螺同时运动进行对比，静止陀螺翻滚向前，旋转陀螺维持轴向向前，陀螺的定轴性原理在这样的对比中表现得更加鲜明了。

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。

阳光下五彩缤纷的肥皂泡、能够让硬币漂浮的山泉水，总是带给人们很多遐想。这些都是液体表面张力在发挥着神奇作用。

只不过，在地面上，液体表面张力难以抗衡地球引力的影响，只有经过特殊处理的肥皂水、富含无机盐的矿泉水才能表现出比较强的张力特性。但在太空失重环境下，液体的表面张力特性便突显出来，普通水也能充满张力。

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。为了避免水珠到处乱飞影响设备安全，王亚平张开嘴，轻轻吞下这颗水珠。她笑着说：“如果诗仙李白在天宫里生活，大概就写不出"飞流直下三千尺"的名句了，因为，失重环境下水不可能飞流直下。”

随后，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。接着，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。

液体表面张力的威力竟如此神奇！

“还想看更神奇的吗？”太空授课的王亚平问屏幕前的同学们。

“想！”现场的学生们给出了响亮的答案。

于是，接下来他们看到，普通的饮用水还能变成更加神奇的“魔法水球”。

王亚平把上一个水膜用吸水纸吸干，又用金属圈重新做了一个水膜，然后用饮水袋慢慢地向水膜上注水，渐渐地，水膜变成了一个亮晶晶的大水球，水球中间还有一串珍珠般的小气泡。航天员取出一支注射器抽出水球中的气泡，试验继续进行。

王亚平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，气泡在水球中晃晃悠悠，既没有被挤出水球，也没有融合到一起，水球也没有爆裂。

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，晶莹透亮的水球变成了美丽的粉红色。

撒播下科学探索的种子

实验做完了。太空老师王亚平总结说，太空中的独特环境，不仅可以给人们带来奇妙的体验，还能够实实在在地为人类造福。在失重环境下，人们能够获取结构更加均匀完整、尺寸更大的半导体晶体，有利于开展材料学基础性研究，优化和改进地面生产工艺。失重条件下冷原子钟的频率稳定度会大大提高，可以应用于高精度的卫星导航定位系统……

奇妙的太空实验令人意犹未尽，航天员老师还专门为地面课堂的同学们留下了课间讨论时间。同学们一个个高举手臂，争取这难得的对话机会。

人大附中高二年级学生司紫硕首先提问：“航天员老师，我想知道那些水是从地面上带到天宫一号去的吗？你们在天上的生活用水可以循环使用吗？”

航天员聂海胜回答：“我们在天宫一号上使用的水都是从地面带来的。在太空中实现资源循环利用是非常重要和有价值的，但这需要先进的技术和复杂的设备，因此在短期飞行采用一次性用水更为经济。我国未来的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术，在天宫一号上也进行了部分相关关键技术试验。”

北师大附中高一年级学生毛思锐提问：“您能看到太空垃圾吗？天宫一号是否有应对太空垃圾的防护措施？”

王亚平回答：“我们在飞行中没有看到太空垃圾，但太空垃圾确实存在。虽然它们与航天器碰撞的几率很小，但数量却不少，一旦与航天器相撞，后果不堪设想。因此，神十任务实施前，地面科研人员对太空垃圾进行了预警分析，也对天宫一号采取了相应的规避和防护措施，以确保我们的安全。”

潞河中学高一年级学生韩苏阳问：“请问你们在太空中采取哪些措施对抗失重对人体的不利影响？”

聂海胜回答：“失重会造成人体心血管失调、骨丢失和肌肉萎缩。为了有效对抗失重，我们采取体育锻炼、药物和改变体液分布等方法来防护。这次我们从地面带来很多设备，如：企鹅服、套袋、拉力器、自行车功量计等。刚才我们进行太空授课的小讲台就是用自行车功量计改装的，等会儿，我们就会把它重新组装成一辆"太空自行车"，用来进行体育锻炼。”

正在史家小学读四年级的邱甜同学一气问了好几个问题：“您在天上看到的窗外景色与地面有什么不同？星星会闪烁吗？能看到UFO吗？”

王亚平笑着一一作答：“透过舷窗，我们可以看到美丽的地球，也可以看到日月星辰，但是我们没有看到过UFO。由于我们处在大气层外，没有大气的阻挡和干扰，看到的星星格外明亮，但是不会闪烁。同样，由于没有大气对光的散射作用，我们看到的太空不是蓝色的，而是深邃的黑色。另外，我要告诉你一件奇妙的事情，我们每天可以看到16次日出，因为我们每90分钟绕地球转一圈。”

……

不知不觉中，时钟指向10点50，到了航天员们和地面课堂的同学们说再见的时间。

三名航天员各送出一句太空寄语

聂海胜说：“愿同学们刻苦学习，增长知识，为"中国梦"添彩！”

张晓光说：“深邃太空，奥秘无穷，探索无止境，让我们共同努力！”

王亚平说：“飞天梦永不失重，科学梦张力无限！”

宇宙无限，探索无尽，同学们想提的问题也无穷无尽。这堂神奇的太空课结束了，而同学们的求知之旅却才刚刚开始。

史家小学三年级学生王天行兴奋地舍不得离去，9岁的他被太空的奇妙所折服，向记者表示长大后既想当宇航员，又想当科学家。记者问他：“到底想当什么呢？”他犹豫了半晌才回答：“还是当宇航员吧。宇航员更好玩一点。”