Chinas erste Weltraumstunde auf der Raumstation war ein voller Erfolg! Haben Sie diese Wissenspunkte gemeistert?

Nach Angaben des China Manned Space Engineering Office begann die erste Unterrichtsstunde des „Tiangong Classroom“ offiziell am 9. Dezember 2021 um 15:40 Uhr Pekinger Zeit. Nach acht Jahren hielten chinesische Astronauten erneut Vorlesungen im Weltraum. Die „Weltraumlehrer“ Zhai Zhigang, Wang Yaping und Ye Guangfu boten jungen Menschen auf der chinesischen Raumstation einen wunderbaren Unterricht in Weltraumwissenschaften. Dies war die erste Weltraumlehraktivität auf der chinesischen Raumstation.

Während des etwa 60-minütigen Vortrags stellten die Astronauten der Shenzhou 13-Crew, Zhai Zhigang, Wang Yaping und Ye Guangfu, die Arbeits- und Lebensszenen auf der Raumstation anschaulich vor und zeigten sie. Sie demonstrierten zytologische Experimente, menschliche Körperbewegungen, die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und andere magische Phänomene in einer Mikrogravitationsumgebung und erklärten die wissenschaftlichen Prinzipien hinter den Experimenten. Während des Unterrichts führten die Astronauten über Videoanrufe eine interaktive Echtzeitkommunikation mit Lehrern und Schülern im Klassenzimmer am Boden.

Die Weltraumlehraktivität wurde während des gesamten Prozesses live übertragen. Der Hauptklassenraum wurde im China Science and Technology Museum eingerichtet und vier weitere Klassenräume wurden in Nanning, Guangxi, Wenchuan, Sichuan, Hongkong und Macau eingerichtet. Insgesamt nahmen 1.420 Schülervertreter aus Grund- und weiterführenden Schulen an der Live-Veranstaltung teil.

Die Lehraktivität wird gemeinsam vom China Manned Space Engineering Office, dem Bildungsministerium, dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie, der China Association for Science and Technology und China Central Radio and Television gesponsert und vom China Science and Technology Museum sowie relevanten Forschungs- und Testeinheiten der bemannten Raumfahrttechnik unterstützt. Auch in Zukunft wird das „Tiangong Classroom“ weiterhin raumbezogene Lehraktivitäten durchführen, Wissen und Kultur der bemannten Raumfahrt aktiv verbreiten und weiterhin eine raumbezogene Wissenschaftsausbildung in vielfältiger Form und mit reichhaltigem Inhalt durchführen.

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Dies sind die Wissenspunkte hinter der Weltraumlehre!

Die drei Astronauten der Besatzung von Shenzhou 13, Zhai Zhigang, Wang Yaping und Ye Guangfu, demonstrierten zytologische Experimente, Objektbewegungen, Flüssigkeitsoberflächenspannung und andere Phänomene in einer schwerelosen Umgebung und führten insgesamt 8 Weltraumlehrprojekte durch.

Warum hat Tiangong Classroom diese Projekte als Lehrinhalt für seinen ersten Kurs gewählt? Welche Erkenntnisse verbergen sich hinter jedem Experiment? Schauen wir mal zu…

Raumdrehung

Wissenspunkt: Drehimpuls

In der Weltraumvorlesung am 9. demonstrierten die drei Astronauten allen erstmals das magische Phänomen der Drehung im Weltraum. Hinter dieser alltäglichen Aktion, die auf der Erde keinerlei Schwierigkeiten bereitet, verbirgt sich im Weltraum tatsächlich ein hohes Maß an physikalischem Wissen.

Ye Guangfu demonstriert das Drehen im Raum

Reporter Chen Zheng, stellvertretender Leiter der Dozentengruppe für Wissenschaftspopularisierung am Chinesischen Wissenschafts- und Technologiemuseum, sagte, das zentrale Schlüsselwort des Experiments zur Raumdrehung sei der Drehimpuls. Der Drehimpuls ist eine physikalische Größe, die die Rotation eines Objekts beschreibt. Dieses Experiment zeigt, dass Astronauten in einer Umgebung mit Mikrogravitation, ohne die Raumstation zu berühren, unter idealen Bedingungen überprüfen können, dass „Objekte ohne externes Drehmoment den Drehimpuls beibehalten“. Wenn sich der Oberkörper des Astronauten nach links dreht, dreht sich der Unterkörper gemäß dem Prinzip der Drehimpulserhaltung nach rechts.

Eine weitere Aktion ist, wenn Astronauten ihren Körper strecken. Da die Masse weit von der Rotationsachse entfernt verteilt ist und die Rotationsträgheit relativ groß ist, verlangsamt sich die Winkelgeschwindigkeit oder, um es einfacher auszudrücken, die Rotation erfolgt langsamer. Wenn die Gliedmaßen eingefahren sind, ist die Rotationsträgheit gering und die Winkelgeschwindigkeit nimmt zu. Intuitiv hat man das Gefühl, dass die Rotationsgeschwindigkeit schneller geworden ist.

Auftriebsverlust-Experiment

Wissenspunkt: Auftrieb und Schwerkraft gehen Hand in Hand

Solche Szenen gibt es in vielen Science-Fiction-Filmen: Wenn die Schwerkraft verschwindet, gibt es keinen Auftrieb mehr und das Schwimmen wird für die Menschen schwieriger. Das vom Weltraumlehrer Wang Yaping durchgeführte Experiment zum Verschwinden des Auftriebs demonstrierte dieses Phänomen.

Wang Yaping und Ye Guangfu demonstrierten das Wasserfilmspannungsexperiment

(Diese kleine Blume wurde von Wang Yaping und ihrer Tochter gemacht)

Chen Zheng erklärte Reportern, dass dieses Experiment das Phänomen des gleichzeitigen Auftretens von Auftrieb und Schwerkraft zeige. Der Auftrieb entsteht durch den durch die Schwerkraft verursachten Druckunterschied einer Flüssigkeit in unterschiedlichen Tiefen. Wenn die Schwerkraft verschwindet, bleibt der Druck innerhalb der Flüssigkeit gleich und der Auftrieb verschwindet. Da es jedoch schwierig ist, den Auftrieb auf der Erdoberfläche zu eliminieren, lässt sich dieses Experiment nur schwer intuitiv demonstrieren. Unter den Mikrogravitationsbedingungen der Raumstation ist die Wechselwirkung zwischen Auftrieb und Schwerkraft sehr deutlich zu erkennen.

Wang Yaping und Ye Guangfu demonstrierten das Experiment zum Verschwinden des Auftriebs

Optisches Experiment mit Wasserbällen

Wissenspunkt: Prinzip der konvexen Linsenabbildung

Das optische Experiment mit dem Weltraumwasserball, das der Astronaut Ye Guangfu vorführte, demonstrierte gleichzeitig drei physikalische Prinzipien.

Chen Zheng führte aus, dass, wenn Astronauten eine Blase in den Wasserball legen, der Auftrieb im Weltraum verschwindet, sodass die Blase nicht nach oben schwebt, sondern im Wasserball bleibt. Der Wasserball wird somit durch die Blase in zwei Teile geteilt, mit Luft in der Mitte und Wasser um die Blase herum. Zu diesem Zeitpunkt wird der gesamte Wasserball zu zwei Linsen. Der äußere Kreis wird zu einer konvexen Linse und erzeugt daher ein umgekehrtes Bild. Der innere Kreis entspricht einer Kombination aus zwei konkaven Linsen, und zu diesem Zeitpunkt erscheint ein aufrechtes Bild. Daher sind im Wasserball gleichzeitig zwei Bilder zu sehen, eines aufrecht und eines auf dem Kopf stehend.

Dieses Experiment verkörpert tatsächlich drei physikalische Phänomene. Der erste Grund besteht darin, dass Wassertropfen in einer schwerelosen Umgebung unter der Einwirkung der Oberflächenspannung zu einer nahezu perfekten Kugel schrumpfen. Auf dem Boden erscheinen Wassertropfen aufgrund der Schwerkraft in Form von Wassertropfen und es ist fast unmöglich, einen perfekten Wasserball zu erhalten. Zweitens kann dieser Wasserball als konvexe Linse betrachtet werden. Wenn Sie in einem Abstand von der doppelten Brennweite dieser konvexen Linse stehen, sehen Sie ein umgekehrtes reales Bild. Zum Schluss wird eine Seifenblase in den Wasserball gegeben. Da der Auftrieb im Raum verschwindet, schwebt die Blase nicht heraus und bleibt brav im Inneren.

Dieses Experiment kann zwar auf dem Boden durch Glas simuliert werden, der Effekt wird jedoch definitiv nicht so gut sein wie der eines Wasserballs.

Brausetabletten-Experiment

Wissenspunkt: Mikrogravitationsumgebung

Ein interessantes Experiment dieser Weltraumvorlesung ist das von den Astronauten durchgeführte Brausetablettenexperiment.

Chen Zheng führte aus, dass man in der Bodenumgebung Blasen aufsteigen sehen kann, wenn man eine Brausetablette in einen Wasserball wirft. In der Schwerelosigkeit der chinesischen Raumstation steigen die Blasen, die durch die ins Wasser geworfene Brausetablette entstehen, aufgrund des fehlenden Auftriebs jedoch nicht mehr auf, sondern verdichten sich gegenseitig und bilden schließlich eine sehr interessante Form. Der Wasserball wird durch die Blasen auch größer und Sie können sehen, wie sich der Wasserball Stück für Stück ausdehnt.

Wang Yaping legt die Brausetablette in den blauen Wasserball

Denn der größte Unterschied zwischen der Raumstation und der Erde besteht darin, dass die Raumstation eine Umgebung mit Mikrogravitation ist, für normale Menschen jedoch nur ein Substantiv. Durch diese Experimente kann jeder erkennen, dass in einer Umgebung mit Mikrogravitation viele physikalische Phänomene anders sind als in der Erdumgebung.

Chen Zheng sagte, dass die Wahl dieser physikalischen Experimente für diese Weltraumvorlesung auf vielen Überlegungen beruhte. Erstens müssen die im Weltraumvortrag durchgeführten Experimente aus Sicherheitsgründen unter der Voraussetzung durchgeführt werden, dass der normale Betrieb der chinesischen Raumstation gewährleistet ist, da es sich bei der chinesischen Raumstation um eine brandneue Raumstation handelt und die Astronauten viel zu tun haben. Daher muss bei Weltraum-Lehrexperimenten als Erstes die Sicherheit gewährleistet werden. Dies ist das oberste Prinzip.

Zweitens gibt es aus pädagogischer Sicht offensichtliche Unterschiede zwischen Himmel und Erde. Deshalb müssen wir einige experimentelle Projekte auswählen, die die offensichtlichen Unterschiede zwischen Himmel und Erde veranschaulichen, damit jeder den Unterschied zwischen der Weltraumumgebung der Raumstation und der Bodenumgebung intuitiv spüren kann.

Abschließend hoffen wir, dass die experimentellen Inhalte und Prozesse der Weltraumlehre keine übermäßige Belastung für die Astronauten darstellen. Da Astronauten in der Raumstation sehr beschäftigt sind und einer hohen Arbeitsbelastung ausgesetzt sind, sollten Inhalt und Ablauf des Weltraumunterrichts nicht zu kompliziert sein. Es sollte möglichst einfach sein, schnell Ergebnisse zeigen, nicht zu lange dauern und den Arbeitsdruck der Astronauten nicht erhöhen.

Quelle: Science Popularization China, zusammengestellt aus der Nachrichtenagentur Xinhua, CCTV News, Guangming Online, Global Times, Qilu Evening News, Sichuan Daily usw.

Video von: CCTV News