太空科学课（二十七）

一转眼，天宫课堂第四课也接近尾声了，最后的天地互动环节又出现了哪些有趣的问题？我们一起去看看吧。

遇到太空垃圾怎么办？

首先提问的是来自内蒙古课堂的同学，她提出了两个问题：航天员在太空中是否会看到太空垃圾？如果遇到太空垃圾，空间站有什么防护措施？

太空垃圾，也叫作太空碎片或者空间碎片，指的是太空中人类不需要的人造物体。这些物体往往来自废弃的人造卫星、火箭或其他设备的残骸。由于它们的体积很小、运行速度极快，难以检测和清理，所以太空垃圾对于航天器的正常运行以及航天员的生命安全都构成了非常大的威胁。

航天工程师利用科技手段时刻关注着太空垃圾的动向，目前还没在中国空间站附近发现太空垃圾的踪影。即使真的发现了太空垃圾，同学们也别担心，我们的空间站有完善的预案来应对：首先可以进行轨道机动来规避，空间站在多个方向都有姿态调节发动机，只要让空间站稍稍改变一下原来的飞行轨道，就可以躲开垃圾碎片；其次，我们的空间站外壳非常坚固，一般的太空垃圾不会对其造成伤害。

在空间站看到的太阳和地球有何特别？

第二名提问的同学来自浙江课堂，她提出了一个很有趣的问题：在空间站看到的太阳和地球，与我们在地球上看到的有什么不同吗？朱杨柱回答了这个问题。先说地球，我们在乘坐飞机时，确实可以俯瞰地球，但是我们依然无法看出地球是个球体。这是因为我们乘坐的民航飞机飞行高度一般不会超过10千米；即使是一些专业用途的飞机，飞行高度通常也不会超过30千米，这个高度对于直径超过1.2万千米的地球来说，就显得很低了。所以在飞机上，我们看到的地平线依然是一条水平的直线。而空间站的飞行高度比飞机的高很多，大约是400千米，在这个距离上，虽说还没有远到可以让人一眼望到整个地球，但是看出地平线的弧度还是很容易的。

朱杨柱还提到了他的一个发现，在空间站里看到的云朵，都是雪白的。而我们在地面上可以看到白云、乌云、火烧云甚至是彩色的云彩。这又是为什么呢？答案与光的传播规律有关。我们知道，云朵主要是由飘浮在大气中的小水滴或者小冰晶构成的，这些水滴和冰晶非常小，阳光遇到这些小颗粒的时候，就会发生散射，由于这种散射是非常均匀的，所以我们看到的云呈现为白色。但是如果云层比较厚，光线在多次散射后被吸收和遮挡，亮度就会变弱，云朵暗了下来，就成了乌云。还有一种情况是阳光穿过厚厚的大气层之后，蓝光和绿光被散射掉，只有偏红色的光照在低空的云层上，这就形成了美丽夺目的火烧云。

在空间站上观看云朵，则完全是另一番景色。空间站的高度远在云层之上，航天员看到的云朵实际上是云朵反射回来的太阳光，因为云朵顶部的光照很足，阳光也几乎没有经过大气散射，所以看上去只会又白又亮，没有其他色彩。

至于在太空中看太阳，这可不是一件有趣的事情。如果遇到艳阳高照的日子，我们在地面上也不敢抬头直视太阳，更何况是在失去了大气层保护的太空中呢！在太空站里，由于缺乏大气和云层的散射，太阳光只会直接照向航天员，看太阳可是非常危险的！我们的航天员在阳照区，也就是太阳光直射空间站的阶段出舱作业时，是要戴上专门的遮光设备保护眼睛的。

高精度时频实验柜有什么作用？

下一个提问机会给到安徽课堂，一名高中生提出了一个很专业的问题：空间站里的高精度时频实验柜能达到多高的精度？它具体qiWtKYND6gK0awj+eAppMA==有哪些用途呢？高精度时频实验柜拥有一套由多个原子钟组成的空间高精度时频系统，目前，地面上的原子钟可以做到千万年误差不超过一秒，而中国空间站上的冷原子微波钟可以做到一亿年误差不超过一秒。我们为什么要追求如此高的精度呢？显然不仅仅是为了我们日常的计时工作。

首先，空间站上的微重力、高真空的环境可以提高原子钟的稳定性和精度，在太空里放置原子钟可以更好地实现原子钟之间的远程同步，不仅可以提高原子钟的可靠性，也能增加我们的技术优势。在基础科学研究领域，很多物理课题，例如支撑相对论相关理论的高精度检验，也离不开精密的原子钟。应用层面更是不消多说，金融、电信、导航等领域都对时间的精度有着非常高的要求，空间站的原子钟越精确，我们的卫星定位精度和北斗导航系统也会越准确。

如何对抗失重对人体的不利影响？

下一个提问的是来自陕西课堂的同学，他想知道航天员在太空中采取了哪些办法来应对失重对人体带来的不利影响。正如这名同学所说，微重力环境确实会给人体带来血液重新分布、肌肉萎缩、骨丢失等问题。为了消减这些不利因素对人体的影响，科研人员也为航天员精心设计了有效的防护措施和方法，比方说航天员穿着的企鹅服、套袋和梯度加压裤，空间站内配置的太空自行车、抗阻锻炼设备、太空跑台、拉力器、握力器等锻炼设备等。它们不仅保障了航天员的身心健康，也为航天员的高效工作提供了可靠的支持。

怎样判断空间站的姿态和轨道变化？

最后是北京课堂的同学提问。这是一名来自北京航空航天大学宇航学院的大学生，他提出的问题是太空中没有明显的参照物，航天员怎样判断空间站的姿态和轨道是否发生了变化。本次航天任务的载荷专家、北京航空航天大学宇航学院的桂海潮教授对这个专业度很高的提问做出了解答。原来，空间站上配备了地球敏感器、太阳敏感器、星敏感器等设备，这些敏感器本质上都是传感器，可以通过利用太空站可见的地球、太阳和恒星的位置来确定空间站当前的姿态、位置和运行方向。而且，我们的空间站里也装备了北斗定位设备，可以通过北斗导航卫星实现太空中的定位与导航。再者，利用轨道力学的方法，也可以确定空间站当前的位置以及飞行方向，航天员只需要打开仪表，所需信息一目了然。

到这里，天宫课堂第四课也正式落下了帷幕。在天宫课堂中，我们看到了从天宫一号到中国空间站建造的每一步发展，参观了中国空间站的内部构造和科研设备，更在航天员的亲身演示、悉心讲解下观赏了太空实验的神奇现象，学习了丰富有趣的科学知识。中国航天技术发展的每一步都凝聚着无数科研人员的辛勤努力和高超智慧。目前，中国空间站已经全面建成，进入应用与发展阶段，这是中国航天事业快速发展的缩影，更是中国载人航天事业的里程碑。

天宫课堂活动不仅展示了中国航天技术的创新与进步，也激发着同学们对科学探索的兴趣和好奇心，为未来的航天事业培养了潜在的人才。在这个充满无限可能的时代，希望同学们都能够像航天员一样，勇敢地追逐自己的梦想，不断超越自我，为实现中华民族的伟大复兴贡献自己的力量。