太空科學(xué)課（十一）

之前我們一起回顧了中國(guó)空間站首次太空授課中最后的實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)——水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)和“太空歡樂(lè)球“實(shí)驗(yàn)，接下來(lái)是天地連線互動(dòng)環(huán)節(jié)。同學(xué)們都向航天員提出了什么問(wèn)題呢？

氧氣不夠怎么辦？

首先提問(wèn)的是來(lái)自廣西南寧地面課堂的同學(xué)，他的問(wèn)題是我們?cè)诘厍蛏虾粑鼤r(shí)會(huì)吸入氧氣、呼出二氧化碳，然后通過(guò)植物進(jìn)行光合作用吸收二氧化碳、排出氧氣，這樣的循環(huán)可以保證地球上的氧氣是充足的，二氧化碳也不會(huì)太多。那么在空間站中，這樣的循環(huán)是如何進(jìn)行的呢？

這個(gè)問(wèn)題由航天員葉光富回答。在中國(guó)空間站中，他們是利用電解制氧系統(tǒng)，通過(guò)電解水來(lái)產(chǎn)生人體呼吸所需的氧氣。這個(gè)操作的原理并不復(fù)雜。我們知道水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的，一般情況下我們很難將水分子“拆開”，但是如果我們給水通電，也就是將電源的正負(fù)兩極插入水中，兩個(gè)電極就會(huì)冒出氣泡，這就是水的電解，冒出來(lái)的氣泡正是氫氣和氧氣。當(dāng)然，航天員呼吸產(chǎn)生的二氧化碳也是需要被及時(shí)回收的，不然空間中的二氧化碳越來(lái)越多，對(duì)身體會(huì)造成危害?？臻g站中配備了二氧化碳去除系統(tǒng)，可以吸收空氣中的二氧化碳。在未來(lái)，中國(guó)空間站還會(huì)配備二氧化碳還原系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可厲害了，它不僅可以吸收二氧化碳，還可以讓電解水產(chǎn)生的氫氣和二氧化碳進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生更多的水。這樣，空間站里的物資循環(huán)能力就更加強(qiáng)大了。

航天員們能上網(wǎng)嗎？

下一個(gè)是澳門地面課堂的同學(xué)提問(wèn)，他的問(wèn)題估計(jì)也是很多同學(xué)所好奇的，航天員們?cè)诳臻g站中工作生活這么久，休息的時(shí)候可以在太空里上網(wǎng)玩游戲、看視頻和發(fā)電子郵件嗎？我們可以給空間站里的航天員們發(fā)電子郵件嗎？航天員們?cè)谔罩惺欠衲芨诘孛嬉粯?，?shí)時(shí)看到世界各地的電視呢？

葉光富回答，在空間站中是可以上網(wǎng)的，航天員們可以和地面人員發(fā)電子郵件，進(jìn)行視頻通話，休息的時(shí)候可以讀讀小說(shuō)、看看電影、聽聽音樂(lè)，還可以看電視——不僅能看，電視頻道還不少呢！不過(guò)，目前空間站和地面的郵件通信系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)特殊處理的，暫時(shí)收不到地面上的同學(xué)們發(fā)來(lái)的電子郵件。不過(guò)，在網(wǎng)上給航天員留言、評(píng)論，他們都是會(huì)看到的。

在太空看到的風(fēng)景有什么不同？

接下來(lái)是來(lái)自四川汶川的同學(xué)提問(wèn)，她很好奇在太空中看到的景色和地球上的有什么不同：星星是否還會(huì)一閃一閃地眨著眼睛，空間站周圍有沒(méi)有出現(xiàn)UFO，天空還是像地球的天空那樣瓦藍(lán)瓦藍(lán)的嗎？這問(wèn)題背后的原理可是很有意思的。

王亞平回答，在中國(guó)空間站中，航天員同樣可以看到明亮的太陽(yáng)、美麗的月亮以及漫天的繁星，不過(guò)最不能忽視的一定是巨大、蔚藍(lán)的地球。中國(guó)空間站距離地球表面大約400 千米，相比于直徑1.27 萬(wàn)千米的地球來(lái)說(shuō)，不過(guò)像是與西瓜表面隔著一粒芝麻的距離，在這個(gè)距離回看地球，一定會(huì)被地球的碩大與瑰麗所震撼。而在太空里看星星和在地面上望天空也有很大的不同。

說(shuō)起星星，很多人首先會(huì)想到“一閃一閃亮晶晶”，可是為什么星星會(huì)閃呢？我們常見(jiàn)的星星絕大多數(shù)都是恒星，這其中的大部分恒星是不會(huì)產(chǎn)生我們?nèi)庋劭梢?jiàn)且容易發(fā)現(xiàn)的亮度變化的。而星星的閃爍其實(shí)和大氣的運(yùn)動(dòng)有著很大的關(guān)系。大家都知道大氣是無(wú)色透明的，理論上并不會(huì)影響到星星的光線。不過(guò)現(xiàn)實(shí)的情況會(huì)更復(fù)雜。大氣時(shí)時(shí)刻刻都是在運(yùn)動(dòng)著的，由于速度或者溫度的不同，不同位置的大氣密度會(huì)存在微小的差異，所以當(dāng)星星發(fā)出的光線從遙遠(yuǎn)的太空進(jìn)入地球大氣層之后，就會(huì)因?yàn)榇髿饷芏鹊淖兓a(chǎn)生微小的動(dòng)蕩，再加上空氣中的塵埃也會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生一些遮擋，在我們看起來(lái)，星星就好像是在閃爍一樣。而在太空中，也就是大氣層之外，沒(méi)有了大氣的影響，星星不僅看起來(lái)會(huì)更加明亮，而且也不會(huì)出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象。

那在太空中看到的天空是什么樣子的呢？我們看到的白天的天空是蔚藍(lán)色的，這也和大氣層有關(guān)。

太陽(yáng)是距離地球最近的恒星，它給我們提供了充足的光照和熱量。白天，太陽(yáng)光要穿透厚厚的大氣層才會(huì)到達(dá)地面，然而大氣會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生一種叫作“散射”的作用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是大氣在“想方設(shè)法”地讓太陽(yáng)光向四面八方發(fā)散出去。這個(gè)作用對(duì)藍(lán)色的光最明顯，對(duì)紅色的光最微弱，結(jié)果就是太陽(yáng)光中的藍(lán)色光被散射出去，把整片天空都照成了藍(lán)色。而在沒(méi)有大氣的太空中，太陽(yáng)的光線不會(huì)被發(fā)散，所以雖然航天員看到的太陽(yáng)會(huì)格外明亮刺眼，但是其他方向的天空卻是純純的黑色，除了月光和點(diǎn)點(diǎn)星光就沒(méi)有其他光亮了。

王亞平還向同學(xué)們介紹了一個(gè)在空間站里能看到的神奇現(xiàn)象。我們之前提到過(guò)，為了保障空間站可以持續(xù)穩(wěn)定地環(huán)繞地球，它的運(yùn)行速度是非常快的，差不多90 分鐘就可以環(huán)繞地球一圈。這也意味著一個(gè)半小時(shí)就可以看到1 次日出，所以空間站里的航天員每天都能看到16 次日出呢！是不是非常神奇？至于UFO，當(dāng)然是沒(méi)有看到啦！

坐飛船與坐過(guò)山車，哪個(gè)更刺激？

接下來(lái)舉手提問(wèn)的是一位來(lái)自北京的同學(xué)，她的問(wèn)題也同樣非常有趣：航天員在乘坐飛船沖出地球和返回地球的時(shí)候，是不是像我們坐過(guò)山車一樣刺激？過(guò)程中有哪些奇妙的體驗(yàn)?zāi)兀?/p>

翟志剛回答，坐飛船可是要比坐過(guò)山車更刺激，因?yàn)轱w船在沖出地球和返回地球的過(guò)程中，產(chǎn)生的負(fù)載是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于乘坐過(guò)山車的。根據(jù)資料顯示，目前世界上加速度最快的過(guò)山車，可以達(dá)到重力加速度的2 倍，我們常見(jiàn)的過(guò)山車還達(dá)不到這個(gè)效果。而在飛船返回的過(guò)程中，過(guò)載是非常大的。神舟飛船采取半彈道式返回方式，在氣動(dòng)減速階段承受的最大過(guò)載是重力加速度的3 倍。過(guò)載最大的時(shí)刻發(fā)生在返回艙著陸的時(shí)候，瞬時(shí)沖擊過(guò)載可以達(dá)到重力加速度的15 ～ 20 倍，即便返回艙本身和航天員的座椅都已經(jīng)配備了緩沖系統(tǒng)，航天員在著陸瞬間承受的過(guò)載也會(huì)達(dá)到重力加速度的10 倍，還是非常危險(xiǎn)的。

至于乘坐飛船是什么感覺(jué)，翟志剛建議同學(xué)們有機(jī)會(huì)去坐一坐離心機(jī)，坐完離心機(jī)就知道乘坐飛船的感覺(jué)了。他所說(shuō)的離心機(jī)可不是生物、化學(xué)領(lǐng)域用來(lái)分離溶液的設(shè)備，而是用于超重耐力與適應(yīng)性訓(xùn)練的載人離心機(jī)。航天員必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的訓(xùn)練才能保障他們可以在巨大過(guò)載中依然能保持清醒，可以完成必要的操作。高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)可以產(chǎn)生8 ～ 10 倍的重力加速度，相當(dāng)于在航天員的身體上壓上8 個(gè)以上他自己的重量，同時(shí)航天員還要完成各種動(dòng)作，這可不是普通人能承受和完成的。

在太空中會(huì)飄著睡覺(jué)嗎？

最后一個(gè)問(wèn)題也來(lái)自北京的同學(xué)：航天員們?cè)谔账X(jué)的時(shí)候，會(huì)飄來(lái)飄去嗎？會(huì)做夢(mèng)嗎？做的夢(mèng)和在地面上的有什么不一樣呢？確實(shí)，航天員在空間站中是飄來(lái)飄去的，如果睡覺(jué)的時(shí)候也飄來(lái)飄去，就可能發(fā)生危險(xiǎn)。為了保障航天員的安全，空間站的睡眠區(qū)里都設(shè)有被固定住的睡袋，航天員睡覺(jué)時(shí)要鉆到睡袋里，把自己“捆”起來(lái)，這樣就不會(huì)飄走啦。在太空中睡覺(jué)并不是件容易的事情。我們?cè)诘孛嫔纤X(jué)總是要躺下，讓頭部和身體保持水平狀態(tài)?？墒窃谔罩校捎谌狈χ亓?，人體并沒(méi)有上下的方向感，躺著睡覺(jué)就像站著睡覺(jué)一樣，身體還是會(huì)感覺(jué)不習(xí)慣。在太空中睡覺(jué)也是會(huì)做夢(mèng)的，王亞平還分享說(shuō)她會(huì)夢(mèng)到家人、朋友和有趣的事情。

到這里，天地連線環(huán)節(jié)就結(jié)束了，航天員老師在回答同學(xué)們五花八門的問(wèn)題過(guò)程中，也讓我們了解了空間站里的技術(shù)與生活。最后，三名航天員為全國(guó)的同學(xué)們帶來(lái)了來(lái)自太空的祝福：“太空科技奧秘?zé)o窮，未來(lái)屬于你們！”“星空浩瀚無(wú)比，探索永無(wú)止境，希望同學(xué)們張開夢(mèng)想的風(fēng)帆，向無(wú)盡的宇宙遠(yuǎn)航！”“飛天夢(mèng)永不失重，科學(xué)夢(mèng)張力無(wú)限！”

至此，中國(guó)空間站首次太空授課落下帷幕。但是下一節(jié)課也并不遙遠(yuǎn)，2022 年3 月23 日下午，天宮課堂再次開課。那么在這次授課中，航天員們又為我們展示了什么，同學(xué)們又提出了哪些有趣的問(wèn)題呢？別急，太空熊貓君將繼續(xù)為你解讀。