中國首次太空授課全記錄王亞平游進(jìn)課堂一指彈飛聶海勝

2013年06月21日 08:45
來源:東方今報(bào)

王亞平的倒影出現(xiàn)在水球中。新華社發(fā)（視頻截圖）

　　6月20日上午，神舟十號航天員聶海勝、張曉光、王亞平在遠(yuǎn)離地面300多千米的天宮一號為全國青少年帶來神奇的太空一課。

　　飄浮亮相

　　10時(shí)11分，神舟十號航天員的身影清晰出現(xiàn)在央視直播畫面上。

　　王亞平魚兒一般向艙內(nèi)攝像機(jī)游來，她是本次授課的主講。指令長聶海勝則當(dāng)起了“助教”，負(fù)責(zé)配合“主講”管理教具，維護(hù)課堂秩序。航天員張曉光是這次授課任務(wù)的攝像師，在失重環(huán)境下不易保持自身平衡，他先用束縛帶把自己固定在艙壁上，再用手持?jǐn)z像機(jī)保持長時(shí)間穩(wěn)定拍攝。

　　為了更好展示太空失重狀態(tài)，指令長聶海勝盤起腿，玩起了“懸空打坐”。王亞平用手指輕輕一推，聶海勝搖搖晃晃向遠(yuǎn)處飄去。

　　掌聲和歡笑聲在人大附中的地面課堂響起。

　　太空稱重

　　航天員的表演給同學(xué)們帶來了疑問：在地面上，人們一般用天平、臺秤、托盤秤、桿秤、彈簧秤測量物體的質(zhì)量。那么，失重環(huán)境下，太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了，該怎么辦呢？

　　“質(zhì)量測量儀”派上了用場，這是從天宮一號艙壁上打開的一個支架形狀裝置。聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復(fù)原位。測量結(jié)果表明，聶海勝的質(zhì)量是74千克。

　　王亞平解釋說，天宮中的質(zhì)量測量儀，應(yīng)用的是牛頓第二運(yùn)動定律：物體受到的力等于它的質(zhì)量×加速度。實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了一個彈簧能夠產(chǎn)生一個恒定的力，還設(shè)計(jì)了一個系統(tǒng)測出加速度，然后根據(jù)牛頓第二定律就可以算出身體的質(zhì)量了。

　　【原理解讀】清華大學(xué)航天學(xué)院副教授王兆魁：這個實(shí)驗(yàn)生動地說明了牛頓第二定律的基本原理——“物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。”這是一個在一切慣性空間內(nèi)普遍適用的基本物理定律，不因物體的引力環(huán)境、運(yùn)動速度而改變，因此在太空和地面都是成立的。

　　神奇單擺

　　T形支架上，用細(xì)繩拴著一顆明黃色的小鋼球。王亞平把小球輕輕拉升到一定位置放手，小球并沒有出現(xiàn)地面上常見的往復(fù)擺動，而是停在了半空中。王亞平用手指沿切線方向輕推小球，奇妙的現(xiàn)象出現(xiàn)了：小球開始繞著T形支架的軸心做圓周運(yùn)動——而在地面對比試驗(yàn)中，需要施加足夠的力，給小球一個較大的初速度，才能使它繞軸旋轉(zhuǎn)。

　　【原理解讀】北京航天中學(xué)物理老師張俊松：地球上的單擺在擺到最高時(shí)需要克服地球重力，因此施加一個很大的力量，轉(zhuǎn)化成動能，則能夠?qū)崿F(xiàn)單擺轉(zhuǎn)一圈。而在太空中，因?yàn)闆]有重力，所以施加一個很小的初始力量，就可以實(shí)現(xiàn)單擺做圓周運(yùn)動。當(dāng)然，這樣的圓周運(yùn)動會停下來，因?yàn)槔K子和球之間也存在摩擦力。

　　旋轉(zhuǎn)陀螺

　　地面上常見的玩具陀螺，在太空中成了好教具。王亞平取出一個紅黃相間的陀螺懸在空中，用手輕推陀螺頂部，陀螺翻滾著向前移動。緊接著，她拿出一個相同的陀螺，先旋轉(zhuǎn)起來再懸浮在半空中，這一次用手輕輕一推，旋轉(zhuǎn)的陀螺則不再翻滾，而是搖晃著向前奔去。

　　王亞平介紹說，高速旋轉(zhuǎn)陀螺的定軸特性在航天領(lǐng)域用途廣泛。在天宮一號目標(biāo)飛行器上，就裝有各式各樣的陀螺定向儀，正是有了它們，才能精準(zhǔn)地測量航天器的飛行姿態(tài)。

　　魔幻水球

　　王亞平拿起一個航天員飲用水袋，打開止水夾，水并沒有傾瀉而出。輕擠水袋，在飲水管端口形成了一顆晶瑩剔透的水珠，略微抖動水袋，水珠便懸浮在半空中。

　　王亞平笑著說：“如果詩仙李白在天宮里生活，大概就寫不出‘飛流直下三千尺’的名句了，因?yàn)?，失重環(huán)境下水不可能飛流直下。”

　　接下來，王亞平擠出幾個水滴，沾到金屬圈中，“這是我們喝的普通水，那么我能用它做出什么來呢？大家睜大眼睛注意看哦。首先把水袋打開，把金屬圈慢慢地放到水袋里，輕輕地拉出來。同學(xué)們，見證奇跡的時(shí)刻就要到了?！?/p>

　　王亞平試著把一個塑料中國結(jié)貼到水膜的表面，看它能不能承受住?！昂?，現(xiàn)在把中國結(jié)輕輕地貼到水膜的表面。哎，貼上了！現(xiàn)在中國結(jié)已經(jīng)被貼附到了水膜的表面，看來這個水膜還是足夠結(jié)實(shí)的。”

　　王亞平說：“你們看，這個水球像不像是一個透鏡，透過它，你們還可以看到我的倒影呢?！?/p>

　　王亞平介紹，在地面上有重力的影響，水膜一出水就容易破裂，而在太空中，由于處于失重狀態(tài)，表面張力會大顯神威，所以就能輕松地形成水膜。

　　綜合新華社、法制晚報(bào)

責(zé)編：張靜潔