老外質疑空間站授課造假!天宮課堂:為何一杯水液面平平放桌上?

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“天宮課堂”是神舟十三號航天員在天宮空間站上舉行的一堂科學課,“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站為廣大青少年再度帶來一場“高能”的太空科普課。

但國外有網友在翻看天宮課堂的紀錄片時卻發現瞭一個驚人的秘密,一杯穩穩放在桌子上的水,而且杯中水面平平,似乎表明是在地面上擺拍的,事實真的是這樣嗎?

天宮課堂:為何水能放在桌子上?

2022年6月25日,一個ID為darius volket 4 Corners of the [email protected]的賬號發佈瞭一條推文,文字描述是“Faking Space is a Television Show”(假太空是一部電視劇),而配圖就如下圖:

這張照片給大傢的感覺就是在地面上擺拍的,因為水杯放在桌上,液面和桌子大致平行,這不就是我們日常能理解的想象麼?

但問題是正常條件下的空間站中水應該會在表面張力的條件下形成一團水球,這是水在太空中最標準的形狀,此前天宮空間站內也演示過這樣的場景,國際空間站內的宇航員也同樣有這樣的操作畫面,到底是擺拍還是天宮空間站使用瞭特殊的應用場景?

失重狀態下的水應該是什麼形狀?

在地面上水或者隻能用無形來形容的,因為它可以浸潤絕大部分你能看到的物體,滲入大地、滋養萬物,也可能因為大量聚集而形成江河湖泊,還可能飛流直下三千尺的瀑佈,有可能是水龍頭一開出來的自來水。

那麼它在失重狀態下的水又是什麼形狀呢?答案就如本文開頭剛說明的水球,因為在空間站內,繞行地球產生的“離心力”與重力幾乎一致,兩者抵消,使得空間站處在瞭失重中。

在這樣的狀態下水同樣可以是任何形狀,但因為水分子與空氣接觸的表面由於分子間相互作用力不均衡而產生的沿表面作用於任一界線上的張力,會讓水在失重狀態下懸浮在空中形成一個幾乎完美的球形。

那麼問題來瞭:為什麼杯子中的水會和地球上一樣?

這個問題很有趣,答案可能有很多個,第一個當然是在重力環境下,就像好萊塢大片《地心引力》在地面上拍攝時盡管身體可以使用牽引感覺像是在失重狀態下一樣,但頭發卻無法模擬,仍然是自然下垂的,為此國際空間站的女宇航員還擺拍過一張照片揶揄《地心引力》攝制組。

第二個答案是模擬失重,天宮空間站盡管處在失重中,但它可以以某種難以察覺的角速度繞著一個看不見的軸心做一定范圍的機動,這是完全可以的,天宮空間站核心艙有這樣的發動機,當然空間站的陀螺儀也是可以做到的,這個不消耗燃料,僅僅隻是太陽能電池產生的電力。

第三個答案則可能是表面張力與液體的粘滯與浸潤作用,在失重狀態下,水分子仍然可能與杯壁具有粘性,也就是說這個粘性作用力在一定范圍內可能會大於表面張力,讓液面保持在一定狀態,比如在失重狀態下“倒入”杯中半杯水,然後均勻甩動讓它保持在杯底方向。

再在“放置”杯子的位置貼一個不幹膠貼,這樣就會使杯子靜置在這個位置,然後杯中裡的水會因為液體粘性與杯壁接觸,表面張力保持液面比較均衡處在“水平”狀態,這可能性應該是存在的,不過沒有實驗支持,這個僅僅是理論上而已,哪位大神可以用自由落體塔做一個實驗,看看是否能保持這樣的狀態。

後續畫面驗證,乒乓球不浮起來表示什麼?

在後續的實驗中,王亞平將一個乒乓球“塞”進瞭水中,它可以停留在水中的任何位置,在失重的水中失去瞭浮力,這個狀態挺有趣,《太空旅客》中的“大表姐”就在失重狀態下差點被困死在遊泳池的那團水裡,拼命劃水效果也不好,這個液體包圍在人體周圍,盡管沒有壓力但卻仍然存在粘性,會導致人無法呼吸從而窒息而死。

這個現象表示確實是在失重環境下做的實驗,不在地球表面,也表示空間站沒有進行“機動”,估計很多朋友會提出另一想法,假如制造一個和水密度一致的球體,然後用它來冒充乒乓球,那麼它是否會停留在任何一個位置呢?

答案是可以的

這個現象不就和潛水艇的基本原理是一樣的麼?調節壓艙水的多少就可以讓潛艇停留在不同深度的水中,而杯子中的水由於空間很小,幾乎可以忽略水深引起的差異,因此一個與水密度一致的球應該可以在一定條件下模擬出失重的那種狀態。

如何證明天宮課堂是在失重環境下進行的?

這個問題似乎進入瞭死胡同,那麼無法證明是在失重環境下?其實不然,有多個現象表現和重力環境下不一樣,比如:

1、在杯子中的水液面晃動持續時間很長,而在地面則因為重力作用很快消耗能量時間很短。2、還有一個則是液面上升不均勻,突出水面比較高,超出瞭地面上做同類實驗時的現象

這兩個是液面環境,還可以通過多個外部環境的方式觀測得到,比如有如下幾個現象:

1、王亞平的頭發盡管被紮瞭起來,但頭發的晃動仍然足以說明這個環境比較異常;2、旁邊的“助教”葉光富和王亞平的身體不均勻地上下竄動,這是在失重環境下盡管有腳上約束帶,但輕微的擾動仍然足以對身體造成晃動;3、葉光富和王亞平臉比平時胖瞭一圈,這不是在空間站上吃得太好,是長期在失重狀態下體液集中在上本身而導致臉部浮腫,這也是空間病的一個方式,它會導致特殊的貧血方式,因為內臟體感血液增多瞭,因此造血機制會被抑制從而出現非常奇怪的貧血方式。

前兩種可以用短期失重的模擬環境來制造,比如零重力飛機或者自由落體塔,隻是時間比較短一個實驗都做不完!而後面這種是難以用地面短期模擬失重來表現的,隻有在長期失重的空間站環境中才會有這樣的現象,當然更關鍵的中國已經有長期在軌的空間站,為何要如此勞心勞力作假?

以上是種花傢對老外質疑的分析,可能有很多不足的地方,各位有意見的不妨留言一起分析下。

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  • 本文由 发表于 2022年6月28日
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