昨天15时40分，“天宫课堂”迎来第二课。驻留在中国空间站的神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富再次化身“太空教师”，通过一系列奇妙的太空实验，圆满完成了一次跨越400公里的太空科普。
一堂课里，中国科技馆的地面主课堂上，一百余名学生全程睁大双眼，紧盯屏幕。下课后，不少学生表示，课上得过瘾，长了知识，回家后还要再温习。
两位航天员在进行太空“冰雪”实验。视觉中国供图■精彩课堂
“冰雪”实验 一根小棒“点水成冰”
“太空探索永无止境。”“天宫课堂”第二课的开场白，简单直接。实验过程也紧凑进行。
第一个进行的实验是“点水成冰”。王亚平拿到水袋后没有借助其他器具，轻轻挤压，水珠便从水袋的管口冒了出来。这时出现了一个小意外——水珠在管口“结冰”了。
经过处理后，王亚平再次尝试，一颗透明的液体球被挤出，静静地悬停在空间站舱内。接下来，奇妙的现象发生了，她用蘸有乙酸钠粉末的小棒触碰液体球，“结冰”现象再次出现。
在地面主课堂，孩子们与王亚平同步尝试“点水成冰”。用一根小棒插入装有透明液体的烧杯中，小棒周围迅速凝结出白色固体。不过，这些固体并不是冰，用手触摸烧杯壁时，还能感受到温热。
其实，王亚平制作的“水球”和学生们在烧杯看到的液体成分一样，都是过饱和的乙酸钠溶液。专家解释，将饱和乙酸钠溶液加热，它便有能力继续溶解更多溶质，再将“加料”后的溶液冷却，便得到了过饱和乙酸钠溶液。“只需再加入一点点乙酸钠粉末，‘水球’便开始结晶并释放热量”。
为什么要把“冰雪”实验带到太空？中科院物理研究所研究员魏红祥解释，如果在地面进行这项实验，溶液受到容器的限制只能向内结晶，太空中的微重力“无容器”状态，可以让物体在悬浮状态下完成结晶，从而观察到不受地球重力影响的材料物性变化。
“水景”再现 搭建一座“液桥”
“天宫课堂”第一课时，王亚平将一朵与女儿一同制作的纸花放置在水膜上。在水表面张力的作用下，纸花沿水膜表面慢慢绽放，给很多人留下了一段温暖的回忆。
第二课，水的表面张力再放异彩。叶光富向王亚平手持的两片塑料板表面分别挤上水，随着两板逐渐接近，水在板间连成了一座“桥”。王亚平又慢慢将塑料板的距离拉远，“桥”也没有断开。这便是“液桥现象”。
其实，在地面环境下也可以搭建液桥。我们洗手时将两根湿漉漉的手指贴合，再缓慢分开一小段距离，指间会出现一段小液柱，这就是液桥。不过，由于液体表面张力很弱，在正常的重力环境下，液桥的尺寸通常难以超过几毫米。而在空间站微重力环境下，表面张力便能“大显神通”，可以维持大尺寸的液桥不会垮塌。
天宫课堂授课专家组成员、北京交通大学副教授陈征介绍，液桥实验利用身边最常见、最普通的水，在微重力环境下展现出奇妙现象，激发人们的好奇心。
吉祥物亮相“冰墩墩”太空走直线
北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”也现身太空课堂。“冰墩墩”被王亚平抛出后，并没有像在地面上一样掉落，而是沿着直线走了出去。这是空间站微重力环境最直观的体现之一。
天宫课堂地面主课堂授课老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健解释道，简单的平抛运动，在牛顿的脑海里被放大到宇宙尺度。既然在地面上抛出物体的速度越快，它就能落到更远的地方，那如果抛出物体的速度足够大，它是否能成为环绕地球的卫星？这个思想实验也被称为“牛顿的高山大炮实验”，由它引出的第一宇宙速度等概念，成为了发射人造卫星、空间站的重要依据。
事实上，思想实验在科学发展的历史中并不鲜见，基于逻辑法则和事实基础开展的思想实验，对科学进步起到了重要的作用。
昨天，“天宫课堂”第二课开讲，地面主课堂中国科技馆内的学生在听讲。 新华社发
■课堂答疑
■在空间站里流眼泪是什么样？生活在空间站皮肤会变好吗？
神舟十三号航天员乘组：在空间站飞行过程中，我们经历过许多热泪盈眶的时刻。这时，眼泪无法像在地面一样流下，而是会在眼眶里打转，或者停留在眼角。
因为空间站里没有太阳光的照射，温度和湿度也都控制在合适的范围内，同时在微重力的环境下，人的体液会向上分布，就连我们的皮肤也会随之向上提升，所以在空间站里感觉皮肤状态还是很不错的。科研人员还给我们准备了保湿润肤的产品。
■在空间站，航天员每90分钟就要经历一次日出日落，作息时间如何安排？
神舟十三号航天员乘组：在空间站里，既有北京时间，也有世界时间，还有相对飞行时间、绝对飞行时间等，根据任务不同，所采用的时间标准也不一样。在有人驻留的情况下，一般采用北京时间安排航天员的作息制度。
另外，少了地球上大气和云的干扰，在空间站上看到的月亮更加明亮、透彻。
■空间站内能否把水烧开？
神舟十三号航天员乘组：通常所说的开水是指温度达到100摄氏度的水。虽然空间站舱内能够提供一个大气压，但由于失重的影响，水还是无法烧开。在失重条件下，由于没有浮力的作用，水温升高只能依靠热传导，产生的气泡也很难上浮，所以缺少对流和气泡扰动的作用，水温上升会很慢。空间站中的饮用水是经过特殊处理的，既可以直接饮用，也可以通过特定的加热装置加热，但无法把水烧开。
■北京现场
“天空课堂”上出新高度
昨天，在“天宫课堂”第二课上，来自北京师大二附中的40名学生与老师张健，以及北京市第十三中学的40名学生和三位老师一起在中国科技馆与航天员现场连线，从太空与地面的科学实验差异中，感受宇宙的奥秘。
在地面课堂的引导授课中，张健带领学生们结合实验讲解“完全失重”的科学原理，以及生活中的万有引力现象。
来自北京师大二附中高中部的学生伏启钖是学校数学建模社团的团员。他说，太空抛物实验演示了牛顿第一定律，这让他很惊喜。“以前觉得航天离我们很遥远，但是‘天宫课堂’让‘天地’教学有了关联，我们可以从中收获很多东西，拓展了我们的思维深度。”
张健说，他很荣幸能两次参与到天宫课堂的授课准备活动，此次“天宫课堂”也上出了科普课的新高度，让牛顿运动定律、万有引力定律、圆周运动、完全失重等内容，不再是海量题目中的知识之锚，而是鲜活之极、触手即得的实验事实。
西城区师生与航天员现场连线，同步开展实验并不是第一次，在2021年12月9日“天宫课堂”第一课时，来自北京市第十三中学的老师李晓彤，成为了当时地面主课堂授课教师。她说：“作为一线教师，配合航天员一起圆满地完成了第一课，感觉意义非凡。载人航天是中国科技实力的综合体现，其中蕴含着大量丰富的物理学现象、知识和原理，值得我们去挖掘并应用于日常教学中。运用我国航天工程的相关资料，学生们的认识会更直观、更深刻。同时，也激发了青少年们对科学的兴趣，拉近了我们与航天的距离，让我们每一个人从旁观者变成了参与者，共同见证了这一伟大的历史时刻！”
在陈经纶中学保利分校，学生在老师的指导下同步进行相关实验。本报记者 和冠欣 摄■延伸阅读
“天宫课堂”教室今年扩建
目前，神舟十三号乘组即将在轨满6个月，按计划将于4月返回地面。随后，科研人员将对空间站关键技术验证情况进行全面评估，结果满足要求后，空间站转入建造阶段，将在今年内完成T字构型建造；转入运营阶段，持续开展航天员驻留以及多领域空间科学和技术实（试）验。届时，中国空间站在轨航天员的活动空间将超过110立方米，并有6个睡眠区和2个卫生区，可实现长期3人、短期6人驻留。
在空间站建设和运营过程中，“天宫课堂”也将持续开展太空授课活动，进行形式多样、内容丰富的航天科普教育。
来源：北京晚报 记者 刘苏雅 李祺瑶 牛伟坤
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