中国初の宇宙ステーションでの宇宙授業は大成功でした！これらの知識ポイントを習得しましたか?

中国有人宇宙工程事務所によると、「天宮教室」の初回授業は2021年12月9日北京時間15時40分に正式に始まった。8年ぶりに中国の宇宙飛行士が再び宇宙で講義を行った。 「宇宙教師」の翟志剛、王亜平、葉光富は、中国の宇宙ステーションで若者たちに素晴らしい宇宙科学の授業を行った。これは中国の宇宙ステーションにおける初の宇宙教育活動であった。

約60分間の講演では、神舟13号の乗組員である翟志剛、王亜平、葉光復の宇宙飛行士が、宇宙ステーションの仕事や生活の様子を生き生きと紹介・展示し、細胞実験、人体の動き、液体の表面張力など、微小重力環境における不思議な現象を実演し、実験の科学的原理を説明した。授業中、宇宙飛行士はビデオ通話を通じて地上の教室の教師や生徒とリアルタイムで双方向のコミュニケーションを行った。

宇宙教育活動は、プロセス全体を通じてライブ放送されました。メイン地上教室は中国科学技術博物館に設置され、南寧、広西、汶川、四川、香港、マカオの4つの地上分教室が設置されました。ライブイベントには小中学生代表1,420名が参加しました。

この教育活動は、中国有人宇宙工学事務所、教育部、科学技術部、中国科学技術協会、中国中央ラジオテレビが共同で主催し、中国科学技術博物館と有人宇宙工学の関連研究・試験部門が支援している。 「天宮教室」は今後も宇宙教育活動を継続し、有人宇宙の知識と文化を積極的に広め、多様な形式と豊富な内​​容の航空宇宙科学教育を継続していきます。

重要なポイントを強調します。

宇宙教育の裏にある知識ポイント！

神舟13号の乗組員である翟志剛、王亜平、葉光復の3人の宇宙飛行士は、無重力環境での細胞学的実験、物体の運動、液体の表面張力などの現象を実証し、合計8つの宇宙教育プロジェクトを実施した。

天宮教室が最初のコースの教育内容としてこれらのプロジェクトを選んだのはなぜでしょうか?それぞれの実験の背後にはどのような知識ポイントが隠されているのでしょうか?見てみましょう…

スペースターン

知識ポイント: 角運動量

９日に行われた宇宙講演では、宇宙飛行士３人が初めて宇宙で回転するという不思議な現象をみんなに披露した。地上ではまったく困難のないこの普通の行動は、実は宇宙では高度な物理学の知識を秘めているのです。

葉光復が宇宙で旋回を披露

中国科学技術博物館科学普及講師グループ副主任の陳正記者は、宇宙回転実験の核心キーワードは角運動量であると語った。角運動量は物体の回転を表す物理量です。この実験は、微小重力環境において、宇宙飛行士が宇宙ステーションに触れることなく、理想的な条件下で「外部トルクがなければ、物体は角運動量を保存する」ことを検証できることを示しています。宇宙飛行士の上半身が左に向くと、角運動量保存の原理により、下半身は右に向くことになります。

もう一つの動作は、宇宙飛行士が体を伸ばすときです。質量が回転軸から遠くに分散され、回転慣性が比較的大きいため、角速度が遅くなり、簡単に言えば、回転が遅くなります。手足を引っ込めると回転慣性が小さくなり、角速度が増加します。直感的には回転速度が速くなったように感じます。

浮力損失実験

知識ポイント: 浮力と重力は密接に関係している

重力がなくなると浮力もなくなり、人間が泳ぐのが難しくなるといったシーンは、多くのSF映画に登場しています。宇宙教師の王亜平氏が行った浮力消失実験でこの現象が実証されました。

王亜平と葉光福が水膜張力実験を実演した

（この小さな花は王亜平さんと娘さんが作ったものです）

陳正氏は記者団に対し、この実験は浮力と重力が共存する現象を示していると語った。浮力は、重力によって異なる深さにある液体の圧力差から生じます。重力がなくなると、液体内の圧力はそのままで、浮力はなくなります。しかし、地球表面では浮力をなくすことが難しいため、この実験を直感的に実証することは困難です。宇宙ステーションの微小重力環境では、浮力と重力の相互依存関係が非常に明確に確認できます。

王亜平氏と葉光復氏が浮力消失実験を実演

水球光学実験

知識ポイント:凸レンズ結像の原理

宇宙飛行士の葉光復が実証した宇宙水球光学実験では、3つの物理原理が同時に実証されました。

陳正氏は、宇宙飛行士が水球の中に泡を入れると、宇宙空間では浮力がなくなるため、泡は上方に浮かばず、水球の中に留まると紹介した。水のボールは泡によって 2 つの部分に分割され、中央に空気があり、泡の周囲に水があります。このとき、水球全体が2つのレンズになります。外側の円は凸レンズになるので、倒立像が現れます。内側の円は2つの凹レンズを組み合わせたものと同じで、このとき正立像が現れます。したがって、水球の中には、同時に正立像と反転像の 2 つの像が見えることになります。

この実験は実際には 3 つの物理現象を具体化しています。 1 つ目は、無重力環境では、水滴は表面張力の作用によりほぼ完全な球体に縮小するということです。地上では重力の影響により水滴が水滴の形で現れ、完全なウォーターボールを得ることはほぼ不可能です。第二に、この水球は凸レンズとみなすことができます。この凸レンズの焦点距離の 2 倍の位置に立つと、反転した実像が見えます。最後に、水玉の中に泡を入れます。宇宙空間では浮力がなくなるため、泡は浮かび上がらず、そのまま中に留まります。

この実験は実際にガラスを通して地上でシミュレートできますが、その効果は水球ほど良くはないでしょう。

発泡錠実験

知識ポイント: 微小重力環境

宇宙飛行士が行った発泡錠の実験は、この宇宙講義の中で興味深い実験です。

陳正氏は、地上環境では、発泡錠を水のボールに投げ込むと、泡が浮かび上がるのが見える、と紹介した。しかし、中国の宇宙ステーションの無重力環境では、浮力が消失しているため、水中に投げ込まれた発泡錠によって生成された泡は浮かび上がらず、互いに圧迫し合い、最終的に非常に興味深い形を形成します。ウォーターボールも泡によって膨らみ、少しずつウォーターボールが膨らんでいく効果が見られます。

王亜平は発泡錠を青い水のボールに入れる

なぜなら、宇宙ステーションと地上の最大の違いは、宇宙ステーションは微小重力環境であるが、微小重力環境は一般の人々にとって単なる名詞に過ぎないということである。これらの実験を通じて、微小重力環境では地上環境とは異なる多くの物理現象が発生することが分かります。

陳正氏は、今回の宇宙講義でこれらの物理実験を選んだ理由は、さまざまな考慮に基づいていると述べた。まず、安全の観点から、中国の宇宙ステーションは新しい宇宙ステーションであり、宇宙飛行士にはやるべき仕事がたくさんあるため、宇宙講義で行われる実験は、中国の宇宙ステーションの正常な運用を確保するという条件下で実行されなければなりません。したがって、宇宙教育実験でまずやるべきことは安全を確保することです。これが最優先の原則です。

第二に、教育の観点から、空と地中には明らかな違いがあるため、宇宙ステーションの宇宙環境と地上環境の違いを誰もが直感的に感じることができるように、天と地の明らかな違いを示すことができる実験プロジェクトをいくつか選択する必要があります。

最後に、宇宙教育の実験内容やプロセスが宇宙飛行士に過度の負担をかけないことを願っています。宇宙飛行士は宇宙ステーションで非常に忙しく、仕事量も重いため、宇宙教育の内容や運用は複雑になりすぎないようにする必要があります。できる限りシンプルで、結果がすぐに表示され、時間がかかりすぎず、宇宙飛行士の作業プレッシャーを増大させないものでなければなりません。

出典：新華社、CCTVニュース、光明オンライン、環球時報、斉魯晩報、四川日報などからまとめた中国科学普及局。

ビデオ提供元: CCTV News