天宫二号上的“液桥实验”是个什么桥？直播帮你深度解读

腾讯科普 2017-02-13

　　2016年9月15日，我国首个空间实验室“天宫二号”发射成功后，目前正在有效载荷运控中心的远程控制下，有条不紊地在轨开展各项科学实验。这不，2017年1月23日，“天宫”就为我们奉上了场别开生面的“液桥热毛细对流实验”。然而，科学家们并没有去太空，他们是如何跨越300多公里的空间障碍，有效地控制远在天外的空间科学实验的呢?这场实验的意义又是什么呢？

　　本次实验直播由中科院空间应用工程与技术中心、中科院力学所、腾讯科普、腾讯新闻联合推出。下面，就跟我们一起来一探究竟吧。

　　太空实验的“操作台”

　　对于天宫二号上的一系列实验，中国科学院空间应用工程与技术中心早有准备。科学家研制了我国首个基于虚拟现实技术的太空应用遥科学实验平台，而本次液桥热毛细对流实验正是它的“首秀”。与传统的方式相比，遥科学操作利用了虚拟现实、人机交互、智能分析等多领域的前沿技术，这些“黑科技”直观地呈现了空间实验装置和流体内部的物理特性。科学家通过多种交互方式，对实验过程进行精细控制，洞察和感知实验数据背后的科学机理，有效促进空间科学实验实现新的跨越。

　　“液桥”是个什么桥？

　　想要了解这座“液桥”究竟是个什么桥，咱们还得先从身边的重力说起。液体无处不在，在重力作用下，它们随形而变。但如果没有重力，它们会变成什么样？水会顺着容器壁往上爬，或者以球体的状态悬浮在空中，或者在两个壁面之间形成液桥。失重的太空环境下，宇航员每天都要与它们“做斗争”。

　　简单来说，液桥就是“悬浮”挂在两个可固体之间的一段液注，当给定液桥温差时，表面张力将引起液桥内部的对流。

　　为了摆脱重力的影响，真正看清楚没有浮力作用下的热毛细对流真实行进过程，本次“天宫二号”搭载“液桥热毛细对流实验箱”赶赴太空，搭建了一座直径20mm、“跨度”3至20mm的“小桥”——要知道，在地球上正常重力环境下形成的液桥尺寸通常只有几毫米。在这个重达13kg、体积却没有台式电脑大的实验箱中，科学家们得以建造出地球上不可能建成的大尺寸液桥,来观察热毛细对流规律。

　　科学家们曾一度认为，只要没有重力，在太空中理想的无浮力对流环境下，将会制造出高纯度、高均匀性、大尺寸的单晶。但是在失重的太空环境下，热毛细对流同样会影响着晶体的质量，造成晶体缺陷。揪出晶体生长中专搞破坏的“熊孩子”之后，“天宫二号”液桥热毛细对流实验的目标就明晰了：空间微重力环境下热毛细对流的失稳机理问题。微重力环境下的液桥建桥、液面保持和失稳重建等空间实验关键技术，正在被一一攻克。

　　在未来，这些研究成果和数据，将继续帮助科学家深入探究热毛细对流的奥秘，为空间流体管理、空间晶体生长工艺奠定基础。

　　百万网友参与直播，体验前沿科技零距离

　　值得一提的是，本次直播也是国际上首次直播太空微重力流体搭桥实验。中科院力学所和中科院空间应用工程技术中心面向腾讯网友，进行这场生动接地气的实验直播，引起了强烈的社会反响。直播开始短短几分钟之后，就有接近百万人开始在线观看实验过程。

　　中科院力学所研究员、项目主任设计师康琦，项目副主任设计师段俐和团队成员，为网友们带来一场春节科学大餐，结合两个实验具体操作，给腾讯网在线的百万网友解读了什么是液桥，建桥、拉桥、回桥等各项实验动作的意义以及实验结果解读。

　　网友中不乏懂行的学霸级网友，在线直播的2个小时中，科学家们收到了70000多条互动提问，并且针对网友普遍感兴趣的提问，进行可科普解答。

　　中科院空间应用工程与技术中心太空应用遥科学实验平台于歌、梁骥、王衍和李响等科学家给大家解答什么是遥科学、遥科学的平台建设的情况时，网友们提到了遥科学与未来日常生活的结合点，于歌博士非常形象的比喻解读赢得了网友的认可。很多网友更是坦诚地表示“不明觉厉”；“虽然不太清楚在干什么，但还是给科学家点赞好了”。