「天宮教室」を地球に移したらどうなるでしょうか？我々が出した結果は…

航空宇宙技術の専門家の創意工夫を体現した「ペンギンスーツ」、蛍光灯の下でチラチラと飛び跳ねる細胞、宇宙で回転する5つの「ねじれた」方法、美しい水膜実験... 12月9日の「天宮教室」で、多くの人が魔法のようなSFの旅を体験したと思います。

しかし、60 分間の理科の授業では喉の渇きは癒されません。

「フィールグッド クルー」の 3 人の宇宙飛行士が私たちにこれらの「感嘆符」をもたらした一方で、多くの人々の好奇心も呼び起こしました。これらの宇宙実験が地球上で繰り返されたら、どのような影響があるのでしょうか?他にも同様の興味深い実験はありますか?

12月12日、科技日報は、神舟宇宙船第一副主任設計者の李怡立氏と宇宙科学教育専門家グループのメンバーである陳正博士を招き、北京八一学校で「天宮教室」と「上級クラス」を開き、宇宙飛行士の夢を追う旅の物語を語り、科学実験を包括的に振り返り、聴衆の心に浮かんだ疑問に答えた。

上級クラスのライブ放送を見逃した生徒も慌てる必要はありません。この一連のビデオは、テンセント製品の青少年モードの「子供向けマスター講義」で12月16日に公開される予定です。子どもたちが拍手喝采する科学の授業です。科学界の重鎮たちが、ユーモアたっぷりの言葉で科学の知識をわかりやすく解説します。豊かな人生経験を共有しながら、子どもたちの好奇心と想像力を刺激し、科学の世界を探求します。師の知恵を活用して若者の将来の展望を切り開きましょう。

もし宇宙で重量挙げの競技があったら

地球を持ち上げることも夢ではありません！

「想像してみてください。宇宙でスポーツ大会を開催したら、どの種目が記録を破ることができるでしょうか？」最初に陳正が尋ねた。

「走り高跳びか走り幅跳びか！」 「ジャベリン！」 "射撃！"学生たちは急いで答えた。

「私が最も望んでいるのは、重量挙げの記録を破ること、そして地球を持ち上げることです！」陳正氏は、宇宙では重量挙げは比較的簡単に達成できると皆に語った。

陳正氏はまた、宇宙ステーションは微小重力環境にあり、誰もがツバメのように軽いが、地面との摩擦によって得られる前進の推進力も失っているため、宇宙空間を歩くのは難しいだろうと述べた。体が軽くなったので宇宙ではより速く走れると思っていた多くの学生たちは、これに驚きました。

しばらくやり取りした後、Chen Zheng はジャイロスコープを手に取ってみんなに説明しました。 「高速回転時、ジャイロスコープは軸が固定されます。ジンバルをどのように回転させても、ジャイロスコープは常に同じ方向を維持します。」陳正氏はさらに、ジャイロスコープに対して方向が指定されていれば、いつでも角度とジャイロスコープの軸の方向を比較するだけで現在の方向を判断できると説明した。これがジャイロスコープナビゲーションの基本原理です。

一般によく知られているGPSナビゲーションに加え、慣性航法システムに基づくジャイロスコープは、信号の変化に関係なく常に動作し、ナビゲーションの役割を果たすことができます。つまり、地上、海上、空中、さらには深海や地下のプラットフォームであっても、これを携帯することでいつでもどこでも自分の居場所を知ることができるのです。

猫から角運動量保存則を学ぶ

「天宮教室」が終わった後、葉光復先生自身も、自分が「左右ひねり」で有名になり、中国で最も背の高い「宇宙回転モデル」になるとは予想していなかったでしょう。

陳正氏は、宇宙旋回実験の核心キーワードは角運動量であると述べた。角運動量は物体の回転を表す物理量です。

この「上級クラス」では、陳正さんは自由に回転できるターンテーブルの上に立って「地上モデル」として演技しました。外部トルクがない場合、上半身が左に動くと、下半身は無意識に右に動きます。これは、人生における角運動量保存の単純かつ直感的な表現です。

陳正氏は猫が着陸する過程についても具体的に言及した。猫は空中にいるとき、体を回転させてから体をひねったり伸ばしたりすることができます。その過程で、その体は一直線に固定されません。角運動量の保存を維持しながらターンを完了できるため、猫は常に最初に足から着地します。

では、角運動量の保存を保証しながら「猫」のように優雅に旋回するにはどうすればよいでしょうか?陳正が自らステージに上がり、ターンテーブル上で面白い「フリースタイル」スタイルのポーズを披露すると、本当にターンテーブルが回り始めました！ 「私は太っていて姿勢も良くないのですが、この動きはとても効果的です」と陳正さんは笑顔で語った。

そして、もっと簡単に方向転換できる方法を提示するために、陳正は回転する車輪を手に取り、両手でしっかりと握り、腕を伸ばして、楽に方向転換することができました。

魔法のような、そしてエキサイティングな「水」の実験

注意してください！注意深く聞いていた生徒たちは、王亜平先生がピンポン玉をコップの水の中に入れたとき、ピンポン玉が浮かばなかったことを今でも覚えているに違いありません。これは、宇宙の微小重力条件下では、液体の内部圧力がどこでも等しいため、上面と下面の圧力差によって生じる浮力が存在しないためです。つまり、宇宙の水面に鉄球を置いても沈まないということになります。

今回、陳正さんが同じ実験をしたところ、ピンポンボールは簡単に浮きました。これにより、重力と浮力が同時に存在することが証明されます。 「宇宙ステーションの微小重力環境では、水の各部分が周囲の水を運ぶ必要がないため、すべてが空中に浮かんでいます。そのため、宇宙にあるカップ内の水の圧力は同じです。ピンポン玉を入れると、力が互いに打ち消し合い、浮力がなくなります」と陳正氏は語った。

次に、陳正さんはシンクを「思いつき」、長方形の「泡」を作りました。彼は、私たちが水に手指消毒剤、食器用洗剤、石鹸液などを加えて水膜を形成することに慣れていると皆に話しました。これらの界面活性剤は水の表面張力を低下させることができるため、宇宙では水滴は重力の干渉を受けず、固体の水リングの助けを借りて水は簡単に薄い膜を形成できます。これが「液体の表面張力」の知識ポイントです。内部の分子に引きつけられて、液体の表面の分子は内部に引き込まれ、表面がぴんと張ったゴムの膜のような状態になります。液体の表面を収縮させるこの引張力が表面張力です。

「水球光学」実験を振り返るために、陳正さんはペンで紙に左向きの矢印を描き、その紙の前に水の入ったビーカーを置きました。水が矢から溢れ出ると、不思議なことが起こりました。ビーカーの中の矢の方向が変わったのです。陳正氏は次のように説明した。「この実験は、宇宙における『二重像』に似ています。凸レンズは、焦点距離の2倍を超えると、反転した実像を呈示することができます。」

地面に「二重像」の魔法を再現するために、陳正さんは空の試験管を手に取って空気柱を作り、それをちょうど水が入ったビーカーの中に挿入しました。空の試験管を通して観察される矢印の方向は、ビーカー内の他の位置で観察される矢印の方向と正反対です。生徒たちはとても興奮していました！

広大な宇宙はこれよりずっと興味深い。学生たちの質問に答える際、陳正さんは、毎晩星空を見上げると、光の速度には限界があることを自然が証明している、と述べました。天気が良いと、人々は5年前、50年前、あるいは何百万年も前の非常に遠い星を見ることができます...私たちが見ているのは、星版の「叙事詩」のようなものです。

さらに読む

偉大な科学的成果は一夜にして達成されるものではありません。 「上級クラス」では、神舟宇宙船の第一副主任設計者であり、60年近くロケットや宇宙船システムの研究設計に携わってきた李易麗氏が、学生たちに我が国の有人宇宙計画の歴史をわかりやすく説明しました。

李伊利氏は、わが国が初の人工衛星を打ち上げた直後の1970年4月24日に、毛沢東主席がわが国の有人宇宙船開発に関する報告書に署名したことを紹介した。当時「ドーン1号」と名付けられたこの宇宙船は、1973年末に打ち上げられる予定でした。このころから我が国では予備宇宙飛行士の養成が始まり、関連する研究開発も次々と進められていきました。 1971年4月、全国で80以上の部隊と400人以上の専門家や科学技術者が「曙光1号」の総合的な実証開発作業を行った。歴史的な理由により、有人宇宙船に関する多くの作業は実行できず、長距離ロケットの開発計画は延期せざるを得ませんでした。打ち上げには失敗したものの、「曙光1号」の研究成果は、神舟有人宇宙船プロジェクトの概念研究開発に一定の基礎を築いた。中国の有人宇宙計画が新たな命を吹き込まれたのは、1992年に「921プロジェクト」が開始されてからのことだった。

今、中国はついに独自の宇宙ステーションを手に入れた。北京市海淀区の志春路で懸命に働いていた李依麗さんは、今では白髪になってしまったが、月明かりに照らされた帰りの道を思い出すと、今でも目がキラキラと輝く...

出典: ポピュラーサイエンスタイムズ

著者: エピック

編集者: ウー・トン

レビュー: 王飛

最終審査員：陳磊