王亚平航天员几时返回地球（在太空敲黑板时隔八年）

钱江晚报·小时新闻记者 陈伟斌 整理报道

2021年10月14日，神舟十三号成功发射并在随后与中国空间站成功对接，三位航天员，翟志刚、王亚平和叶光富顺利进入空间站开展工作。同时，倍受大众关注的话题之一，便是王亚平的太空授课。2013年，神舟十号对天宫一号对接飞行期间，航天员王亚平就曾作为主讲人，和队友聂海胜、张晓光一起共同完成了我国首次太空授课任务，那次太空授课，吸引了全国6000万中小学生听课。

神舟十三号发射成功后，中国载人航天工程新闻发言人、办公室副主任林西强介绍，在神舟十三号任务中策划了更加形式多样的科普教育活动，“太空老师”王亚平将为大家带来太空授课第二课。“空间站作为国家级太空实验室，蕴含着得天独厚的科普教育资源，对广大公民特别是青少年具有极大的吸引力。”林西强提到，中国空间站不仅是全球科学家开展空间科学、空间技术、空间应用的研究平台，也是鼓励青少年热爱航天，参与探索，追求科学的实践平台。

大家是否了解，神十航天员王亚平在北京时间2013年6月20日上午10点在太空给地面的学生讲课那次，都讲了什么？原来，是了解微重力条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用，加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。

所以，这一次，在王亚平再度太空授课前，我们可以先来回顾下8年前的那堂课上都做了啥——

在实验开始前，当时，神舟十号指令长聂海胜首先做了一个“太空打坐”。这是为了让同学们直观的看到由于处于失重环境，地球与航天员间的万有引力全部用于提供向心力，因而可以定于空中不动。这是为了让同学们进一步了解牛顿第一定律。

实验一：质量测量

在失重的太空，地面的测重不再奏效。在神州十号，有一样专门的“质量测量仪”。“太空授课”的助教聂海胜将自己固定在支架一端，王亚平将连接运动机构的弹簧拉到指定位置。松手后，拉力使弹簧回到初始位置。这样，就测出了聂海胜的质量——74千克。

那这个是怎么测量的呢？揭秘的原理就在于“牛顿第二定律”——王亚平当时就有解释：“其实，就是牛顿第二定律F=ma。”也就是，物体受到的力=质量×加速度。如果知道力和加速度，就可算出质量，弹簧凸轮机构，产生恒定的力。也就是，刚才将助教拉回至初始位置的力。此外，还设计一个光栅测速系统，可测出身体运动的加速度。

实验二：单摆运动

T形支架上，细绳拴着一颗小球。这是物理课上常见的实验装置——单摆。王亚平将小球拉升至一定高度后放掉，小球像着了魔似的，用很慢的速度摆动。随后，王亚平用手指轻推小球，小球开始绕着支架的轴心不停地做圆周运动。

对于这个现象，原理揭秘就是“太空失重”。当时，浙大航空航天学院专家也就此做了一番解读：在地面，单摆的运动周期与摆的长度、重力和加速有关。但在失重的状态，没有了回复力，钢球就静止在原始位置。这时，细绳并没有给球拉力。手推小球，相当于给了小球一个初始速度，同时细绳又给小球提供了拉力，细绳拉力平衡离心力，小球便绕着支架的轴心做圆周运动。如果没有细绳的拉力，小球就做匀速直线运动。而在地面，空气的阻力使物体的速度越来越慢，重力则使物体向下掉。

实验三：陀螺运动

王亚平取出一个陀螺，用手轻推，陀螺竟然翻滚着向前，行进路线变幻莫测。随后，她又取出一个陀螺，抽动它后，再用手轻推，陀螺沿着固定的轴向向前飞去。这就要关注到“角动量守恒”这个知识点。

转动的陀螺具有定轴性。何为“定轴性”？就是当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变的特性，也称为稳定性。转子的转动惯量愈大，稳定性愈好；转子角速度愈大，稳定性愈好。定轴性遵守角动量守恒定律——在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩，由于角动量守恒，高速旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。而这一点在地面上之所以很难实现，并不是因为角动量守恒定理不成立，而是因为陀螺与地面摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量，使其旋转速度逐渐降低，不能很好地保持旋转方向。

实验四：制作水膜与水球

王亚平一个金属圈插入饮用水袋并抽出后，形成了一个水膜。这在地面，难以实现，因为重力会将水膜四分五裂。那么，这个水膜结实吗？轻晃金属圈，水膜并未破裂，而是甩出了一个小水滴。再往水膜表面贴上一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。更奇迹的时刻：在第二个水膜上，用饮水袋不断注水，水膜很快长成一个晶莹剔透的大水球。水球内有连串的气泡，用针筒取出，水球却不受任何破坏。最后，王亚平注入红色液体，红色慢慢扩散，水球变成了一枚美丽的“红宝石”。

这就要用到“液体表面张力”等相关知识。

液体表面层内分子间存在着的相互吸引力就是表面张力，它能使液面自动收缩。表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的，在太空与地面液滴产生表面张力的原理以及表面张力大小都是一样的。只是，在失重的状态下，表面张力表现更为明显。失重时，水珠之间没有了重力的挤压，液滴在表面张力的作用下，都形成了最完美的球形。

另一种解读也同样——液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，导致表面就像一张绷紧的橡皮膜，这种促使液体表面收缩的绷紧的力，就是表面张力。微观表现为分子引力，宏观体现即液体表面的张力。当针尖戳入水球时，水的表面张力依然存在，故水球不被破坏。

那么此次，王亚平在空间站上又会有哪些新课程呢？王亚平曾对媒体表示：“暂时保密，相信一定会给孩子们带来惊喜。希望多做一些航天科普教育，让大家能和太空（在感觉上）有个近距离的接触，能近距离了解我们的太空生活，了解太空，体验在太空中的神奇美妙的感觉。”

本文为钱江晚报原创作品，未经许可，禁止转载、复制、摘编、改写及进行网络传播等一切作品版权使用行为，否则本报将循司法途径追究侵权人的法律责任。