太空小課堂（二）

2022年3月23日下午，期待已久的天宮課堂第二課開課啦！

太空中的課堂，話題當(dāng)然離不開“微重力”。那么，什么是微重力，我們又能利用微重力環(huán)境做些什么呢？

這次的課堂，我們再次欣賞到了航天員老師們精彩的展示。EN菌這就為你解讀其中的奧妙！

（一）重力都去哪了

在空間站里，航天員們總是飄來飄去，冰墩墩被拋來拋去，也不會掉到地上，就仿佛沒有地球的萬有引力一樣。

這真的是“引力消失”了嗎？

其實(shí)萬有引力并不是“消失”了，空間站雖然飛得高，飛上了太空，但這點(diǎn)高度，對于巨大的地球來說仍然微不足道。

在空間站上，東西受到的地球引力只比地面上小了10%左右，并不是沒有地球引力了，那為什么東西不往下掉了呢？其實(shí)，空間站上的東西，一樣是在“往下掉”！

所以，在空間站上正是地球引力讓東西“往下掉”，才把它拉回到圓形的軌道上。不然，它就飛走了！

這種拉回它、使它保持圓周運(yùn)動的力，就叫作向心力，當(dāng)引力全部用來充當(dāng)向心力，我們就感覺不到重力的存在，好像“失重”一樣！

（二）徽重力下，我們能做些什么

我們費(fèi)了這么大勁飛上太空，可不只是為了飄來飄去地玩，更需要讓這種微重力為我們的科學(xué)實(shí)驗(yàn)服務(wù)。

比如，我們知道液體的表面張力能拉扯著液體表面，讓它面積盡量縮小。

在前面的太空課堂中，王亞平老師都為我們演示了在沒有外力影響的情況下，水會收縮成一個完美的球體。

這次，水滴實(shí)驗(yàn)進(jìn)化成了水橋?qū)嶒?yàn)——兩塊板子之間的水滴，由于表面張力的收縮會形成一道完美的“水橋”！

這就提醒了我們：在地球上，因?yàn)橹亓Φ拇嬖冢后w只能裝在容器里。容器長什么形狀，液體就會被塑造成什么形狀。而在太空中，液體能懸浮起來，不再受容器影響，這就能排除容器帶來的干擾因素，構(gòu)筑起完美的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

你看，在冰雪實(shí)驗(yàn)中，袋子里擠出的過飽和乙酸鈉溶液，就能以一顆圓球的形狀懸浮在空中。

當(dāng)它接觸到一點(diǎn)點(diǎn)晶種的擾動，就能迅速放熱、結(jié)晶，形成_顆溫暖的“熱球”。

然而，由于各種擾動的存在，即使在空間站內(nèi)，微重力水平仍然達(dá)不到一些精密基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，例如比10^-3G更低的加速度。

所以，我們的空間站里還安裝了懸浮實(shí)驗(yàn)臺，通過磁懸浮或者噴氣的方法來輔助打造更理想的微重力環(huán)境！

再比如，在無容器的懸浮條件下，金屬鋯（Zr）被激光加熱到熔化，凝聚成一個球體，然后再降溫冷凝。

在這過程中釋放出的相變潛熱，將它再次加熱，出現(xiàn)了“再輝”現(xiàn)象。

這一瞬間真是太炫酷了，就像在天上造了一顆星！

（三）在太空中“重塑”重力

油水不相溶，是我們再熟悉不過的常識。因?yàn)橛捅人p，油總是會浮在水的上方。

而在太空微重力下，油水混合后不再分層了！

想要重新分層怎么辦？

那就是把它快速“甩”起來！

快速旋轉(zhuǎn)時，液體由于慣性，有向外跑的趨勢。站在液體的視角看，就像是受到了向外的“慣性離心力”作用，與重力類似，也會產(chǎn)生“浮力”，就能把混合的油水分離開啦。

其實(shí)在地面的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中，離心機(jī)也是很常用的設(shè)備，可以用來分離僅憑重力難以分離的混合物。而在人類對于未來的設(shè)想中，離心原理則被用來產(chǎn)生未來空間站的“人造重力”，可以讓人在太空中產(chǎn)生腳踏實(shí)地的感覺，還有望避免長期在太空中生活而帶來的骨質(zhì)疏松、體液重新分布等身體變化。

天宮第二課，著實(shí)短暫而精彩。如果說，上次課堂為我們展示的是“我們?nèi)绾卧谖⒅亓ο律睢保敲催@次，就要更進(jìn)一步，關(guān)注的是“我們怎樣把微重力利用好”，重要性自然不言而喻！

就像王亞平老師的結(jié)束語那樣——“飛天夢永不失重，科學(xué)夢張力無限”，今后我們的“問天”“夢天”實(shí)驗(yàn)艙還將載著更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備登上天宮舞臺！