空間站項(xiàng)目的來龍去脈
——非牛頓流體在太空的性質(zhì)是否與其在地面上一樣

指導(dǎo)教師：鄭德楊

臨滄市第一中學(xué)：段瑋 馮梓峻 李紹艷

由錢學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部、中國航天科技國際交流中心面向青少年開展的空間站搭載青少年科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案征集活動(dòng)中，段瑋、李紹艷、馮梓峻同學(xué)的項(xiàng)目《探究非牛頓流體在太空的性質(zhì)是否與其在地面上一樣》入圍中國空間站青少年教育項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)方案。項(xiàng)目組在近期時(shí)光里，將再接再厲，不斷優(yōu)化，以爭取擇機(jī)發(fā)射后由衛(wèi)星搭載進(jìn)入太空，并進(jìn)行空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

小的時(shí)候，就經(jīng)常聽大人們講，想要做一件事情不容易，想要把這件事情做好就更難了，更何況要把它做成功。或許是以前沒有認(rèn)真地全身心投入到一件事情當(dāng)中去，所以也并不覺得做好一件事情有多難。可是這些道理在我真正地把心思完完全全投入到一件事情當(dāng)中時(shí)，我才明白，要做好一件事情，確實(shí)很難。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，從開始設(shè)計(jì)到不斷完善方案到最終確立方案，我們進(jìn)行了很多的小實(shí)驗(yàn)。有些時(shí)候連自己也會(huì)覺得：“做個(gè)小實(shí)驗(yàn)而已嘛，就當(dāng)玩玩而已就好了，何必那么認(rèn)真，一兩個(gè)小問題應(yīng)該不會(huì)有多重要，影響不會(huì)太大的。”但是每每有了這樣的想法，腦中便會(huì)浮現(xiàn)出兩個(gè)字“嚴(yán)謹(jǐn)”。它們像是很堅(jiān)實(shí)的城墻，把我對待實(shí)驗(yàn)的認(rèn)真態(tài)度牢牢地保護(hù)著，不讓它動(dòng)搖。感謝它們，支持我堅(jiān)持下來，讓我真正體驗(yàn)到做好一件事情后的喜悅。

每做一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之前，總得在腦子里蹦出一個(gè)靈感作為前提。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的靈感來得挺奇妙的，學(xué)校每年都會(huì)組織“全校創(chuàng)新，人人創(chuàng)意”科技創(chuàng)意比賽，身邊的一位同學(xué)因?yàn)閷@種科技類的比賽很感興趣，于是報(bào)名參加了比賽，并使用了“非牛頓流體”。從那時(shí)候開始，我逐漸認(rèn)識了“非牛頓流體”，并且也逐漸開始對一些科技類的比賽感興趣。說到非牛頓流體，它真的是個(gè)特別有趣特別好玩的東西。它有個(gè)特性叫做“吃軟怕硬”，怎么解釋呢？說簡單一點(diǎn)，就是當(dāng)你快速去打擊它的時(shí)候，它會(huì)變得硬邦邦的，像塊石頭一樣；而當(dāng)你輕輕去觸摸它的時(shí)候，它又會(huì)變得像水一樣，你可以把整只手掌深入其中。這種神奇的特性激發(fā)了我對非牛頓流體不斷進(jìn)行研究的興趣。在后來的課上，我們觀看了許多太空實(shí)驗(yàn)的小視頻，看到了許多事物在太空的性質(zhì)與其在地面的性質(zhì)有很大的不同，比如說玫瑰花在太空中的芬芳?xì)馕稌?huì)變得更加濃郁。于是我便腦子一熱，想到了非牛頓流體在地面上有“吃軟怕硬”的性質(zhì)，那到了太空上呢？它還會(huì)有這種神奇的性質(zhì)嗎？于是，我在臨滄市第一中學(xué)科創(chuàng)中心主任鄭德楊老師的指導(dǎo)下，邀請理科實(shí)驗(yàn)班馮梓峻同學(xué)、文科班李紹艷同學(xué)攜手合作，開始設(shè)計(jì)“探究非牛頓流體在太空是否與在地面上性質(zhì)一樣”的中國空間站青少年教育項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)方案。

本實(shí)驗(yàn)的原方案采用的盛放非牛頓流體的容器是一個(gè)塑料保鮮盒，但后來考慮到太空的失重狀況，我們空間站項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)又在此基礎(chǔ)上對盛放容器進(jìn)行了改進(jìn)。我們設(shè)想用一個(gè)彈性較好的袋子類型的容器來盛放非牛頓流體，因?yàn)檫@樣不僅存放方便而且受力實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要再將流體倒出，可以直接施力于容器上，實(shí)驗(yàn)步驟也會(huì)得到相應(yīng)的簡化、優(yōu)化。

第一次，我們試用了醫(yī)用橡膠手套，因?yàn)槠鋸椥院貌灰灼疲芰r(shí)實(shí)驗(yàn)效果明顯，但因?yàn)槠浯娣帕黧w不方便，所以決定不再采用。第二次，我們試用了吸嘴袋，因?yàn)槠浞奖懔黧w的存放并且密封效果好。在鋁制和塑料制之間，我們選擇了塑料制，因?yàn)榻?jīng)過實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)兩者的密封效果是一樣的，而塑料的吸嘴袋成本更低，并且因?yàn)槠涫峭该鞯模瑢?shí)驗(yàn)效果更明顯，所以我們最終采用了吸嘴塑料袋。

因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)采用的非牛頓流體是由淀粉和水配置而成的，而太空部分實(shí)驗(yàn)的非牛頓流體又需要在地面配置好再帶到太空進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這中間的時(shí)間間隔很長，流體會(huì)發(fā)生變質(zhì)。這就不得不考慮流體的變質(zhì)問題。起初，我們一直在淀粉上下功夫，甚至還設(shè)想在流體中加防腐劑來延緩其變質(zhì)。后來我們把思路一轉(zhuǎn)，改成從水入手。于是我們將原來現(xiàn)取用的自來水換成了經(jīng)過加熱殺菌的涼白開水，從而延長了保質(zhì)期。我們還進(jìn)一步設(shè)想將涼白開水替換成殺菌更徹底的蒸餾水，使保質(zhì)期進(jìn)一步延長。

要做好一件事情，關(guān)鍵在于認(rèn)真地對待它，一心一意努力去完成它。其實(shí)有時(shí)候最成功的并不是我們獲得的成功的大或者小，而是過程是否認(rèn)真努力，過程往往比結(jié)果更有意義。

原方案中使用的是塑料保鮮盒

用淀粉和水配置非牛頓流體

輕輕觸摸時(shí)的非牛頓流體和液體一樣

快速打擊時(shí)的非牛頓流體和固體一樣，很硬 。

將配置好的非牛頓流體裝入塑料袋

完成品