毛细效应实验、太空趣味饮水、会调头的扳手——
光明日报记者 章文
10月12日下午，“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”、神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年讲了一节精彩的太空科普课，这也是中国航天员首次在问天实验舱内进行授课。
毛细效应实验、水球变“懒”实验、太空趣味饮水、会调头的扳手……3名“太空教师”以天地互动的形式演示了“神奇”的实验，还介绍与展示了问天实验舱内的空间科学设施。这场精彩纷呈的太空授课，让科学的种子在亿万青少年的心中结出甜美的果实。
10月12日，学生在河南省科技馆收看“天宫课堂”第三课。新华社记者徐嘉懿摄
“天宫课堂”新教室上线
“太空探索，永无止境。”大屏幕上，3名航天员依次“飞”到了镜头前，与同学们打招呼。
“大家是不是等得有点着急了？”神舟十四号任务乘组指令长陈冬笑着带大家参观起了这次的“新教室”——问天实验舱。睡眠区、生活区、科学实验柜……作为我国空间站首个实验舱段，问天实验舱具有完整的环控生保系统和基本生活设施。
“请同学们跟随我一起向前飞。”在介绍生活区后，航天员刘洋将大家带到了动植物的“太空旅馆”前，说是“太空旅馆”，其实是由一个个像小房间的模块组成的生命生态实验柜，每个小房间对应着不同的研究对象，“这个实验柜的成果可以帮助我们未来在月球乃至火星实现长期生活。”
跟随“摄影师”蔡旭哲的镜头，同学们看到了科学手套箱和低温存储柜、生物技术实验柜、变重力科学实验柜等科研设备，大饱眼福。
“神奇”实验轮番上演
“空间站最显著的特点，就是微重力环境。”参观完“新教室”，陈冬随即开始了第一个实验——毛细效应实验，只见他拿出三根粗细不一的管子，将其同时放在黄色水中，只见管内液面不断上升直至顶部。“在太空由于没有重力的束缚，液体的表面张力会驱动液面不断上升。”陈冬解释说。
看似简单的实验，实则用途广泛。刘洋介绍，航空器的燃料贮箱、空间热管都利用了毛细效应。
“说到燃料管理，如果我们的燃料来回振荡，产生的冲击力容易造成危险。如何减少振动带来的冲击呢？”镜头一转，一颗紫色的水球立在大家的眼前，刘洋将一个空的注射器对水球快速喷出空气，水球剧烈振动。随即，她向水球内加入了一个空心钢球，只见钢球并没有穿透水球，仿佛有黏性一般，钢球被稳稳包裹在水球内。刘洋再次向水球发起冲击，水球的振动幅度明显变小了，好像变“懒”了一样，令现场同学们啧啧称奇。
平时在地面，人们普遍使用的是较短的吸管，若是吸管太长，就需要比较费力才能喝到水。“讲到现在，我觉得有些口渴了。”刘洋随即给大家展示了一种有趣的喝水方式——在微重力环境下，她用一根长达2米的吸管轻轻松松就喝到了芒果汁，真是令人大开眼界！
课堂上，“神奇”的实验还在轮番上演。陈冬拿出“T”字形的扳手，并将其放在空中旋转起来，只见小扳手自己开始了“翻身”，一会儿头朝上，一会儿头朝下，另一个小扳手也“顽皮”地时而左转时而右转，不停地调头。
“这是苏联航天员贾尼别科夫在空间站中偶然发现的，所以也叫贾尼别科夫效应，研究发现这个现象与扳手的旋转方式和它质量的分布有关系。”陈冬笑着说，“这个现象在地面不太容易看到，但是在太空中就是小菜一碟。”
“天地实验条件的最大不同是什么？就是长期微重力。”中国航天员科研训练中心助理研究员石玉生告诉记者，在选择实验项目的时候，天地实验的现象差异一定要显著，“希望激发同学们对日常现象的思考，燃起对科学研究探索的热情，起到更好的科普效果。”
课堂上感受“丰收”的喜悦
“在不久前的中秋节，我们品尝了由蔡旭哲老师亲手种植的生菜，味道美极了！”说到植物，陈冬兴致盎然地与同学们分享了拟南芥的生长状态，并戴上空间站首个混合现实眼镜，在科学手套箱内开始直播拟南芥样本的采集操作。
透过镜头画面，同学们以陈冬的视角看到了6个种植孔里不同状态的拟南芥，有的已经开花了。“开启拍照”“发送图片”“显示引导”……随着陈冬一声声口令，眼镜自动完成拍照，并将其传给地面的科学家。接着，他将样本容器打开，剪下一部分拟南芥放入，珍贵的样品采集完毕。
为什么选择拟南芥在太空进行种植？石玉生解释，作为“模式生物”，拟南芥就像植物中的“小白鼠”，科学家可以通过它开展很多实验，得出的结论能很方便推广到与其相似的植物上。
“在生命生态实验柜里，除了住着‘小南’，还培育了水稻。同学们猜出水稻在哪个‘房间’了吗？”刘洋笑眯眯地将经过70多天生长的水稻从柜中取出，黄色的水稻植株长势喜人。在实验过程中，他们还发现了一个奇特的现象——刚萌发的水稻叶尖上有晶莹的小水滴，刘洋解释，“这就是水稻的吐水现象，在微重力环境中更容易观察得到。”
“非常期待能够在空间站收获我们自己种植的粮食，说不定在不久的将来，在月球甚至火星，我们都能实现袁隆平院士的禾下乘凉梦。”陈冬的眼里充满了希冀。
天地互动精彩延续
精彩的课堂时间过得飞快，课后的天地互动环节依旧精彩纷呈。
“太空中没有上下左右，并且感受不到重力，为什么拟南芥和水稻的根还能向下扎到土壤盒的土壤中？”面对这个有趣的提问，刘洋解释，这是因为植物不仅具有向重性，还有向水性，土壤含有充足的水分，所以拟南芥和水稻的种子在萌发时就会向含有水的土壤生长。
“生命生态柜是动植物的‘太空旅馆’，以后还会有什么样的动植物住在太空旅馆里面呢？”
“太空中的生长周期和在地球上相比有何不同？”
“地球上的机械钟和电子钟在太空中还能正常使用吗？”
…………
随着互动的不断深入，同学们的提问热情高涨。
“在太空中种植，植物能接受充足的光照吗？这个照明是舱内提供的灯具的照明，还是太空的自然光呢？”河南地面课堂的学生提问后，陈冬笑着感叹“已经好久没有晒过太阳了”。刘洋则为这位同学解答了疑惑：“问天舱的植物是在实验柜里培养的，无法接受太阳光照射。不过实验柜里配置了人工光源，通过调控光源的强度和光谱，可以为植物提供充足的光照，满足生长发育要求。”
“在空间站中是否会感受到颠簸，是否可以看见其他航天员或者卫星呢？”
“在太空没有重力和气流的影响，另外空间站里还有非常多设备来保障它稳定运行，所以我们的‘太空家园’非常平稳，一点颠簸的感觉也没有。”陈冬说，由于每个航天器都有独立运行的轨道，相互间距离非常远，所以很难用肉眼看到，“但我知道在浩瀚的宇宙中也有我们的国际同行们，在国际空间站中飞行，我们都在和平探索太空，造福人类。”
有同学好奇“在宇宙中看到的地球有几种颜色，您看到最美的一幕是什么”，蔡旭哲回答得颇为诗意：“当进入阳照期，也就是地球有太阳照射的时候，蔚蓝的海洋，黄绿相间的陆地，披着积雪的山脉和大片的黄色山坳都清晰可见，还能看见大气层中飘浮的片片云彩。”
而在现场，也有同学提问如何成为一名合格的航天员。陈冬鼓励同学们“坚定理想，认真学习，好好锻炼身体”，“我们在空间站等你来出差”。
到了分别的时刻，3名航天员依次寄语——
陈冬说：“不久后我们的梦天实验舱就要发射入轨，到时我们将见证中国空间站全面建成的历史时刻，非常期待同学们在未来可以把我们的太空家园建设得更好。”
蔡旭哲说：“同学们，强盛的祖国让我们每个人都有实现自己梦想的机会，希望大家踔厉奋发，笃行不怠，勇敢追梦，把自己的努力汇聚到实现中国梦的伟大历程中。”
“同学们，我们有幸生活在这样一个伟大的时代，希望你们心怀山海，眼有星辰；仰望星空，脚踏实地，共同创造更加精彩的未来。”刘洋笑盈盈地说。
“科学与太空相互碰撞，知识与奇妙完美结合，尽在天宫课堂。”陈冬说。
趣味十足的“天宫课堂”也让同学们收获满满，喜欢种花养草的北京黄城根小学的张孙文洋对植物生长研究项目印象深刻，“我真高兴空间站的植物养得这么好，希望以后能去空间站做种植实验”。对科研十分感兴趣的中国科学院附属实验学校学生张许浩说：“非常振奋，我要脚踏实地学好知识，希望以后能为中国空间站贡献自己的力量！”
《光明日报》（ 2022年10月13日04版）
来源： 光明网-《光明日报》
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