空间站2022天宫课堂第二课完整内容一览

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这堂“天宫课堂”,航天员在轨介绍展示中国空间站工作生活场景等,下面是我为大家整理的空间站2022天宫课堂第二课完整内容一览,欢迎大家 收藏 与分享一下哟!

空间站2022天宫课堂第二课完整内容

实验一:温热的“冰球”

现象回顾这一幕仿佛发生在“魔法世界”:透明的液球飘在半空中,王亚平用一根小棍点在液球上,球体瞬间开始“结冰”,几秒钟就变成通体雪白的“冰球”。王亚平说,这枚“冰球”摸上去是温热的。

专家解读“太空‘冰雪’实验实际上是过饱和乙酸钠溶液形核、结晶的过程,过程当中会释放热量。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张璐介绍,过饱和溶液结晶通常需要外界“扰动”,而这个实验的“玄机”就在于小棍上沾有晶体粉末,为过饱和乙酸钠溶液提供了凝结核,进而析出三水合乙酸钠晶体。

延伸阅读在地面上进行结晶实验时,晶体的样子可能因容器形状不同有很大差异。而在微重力环境中,晶体并不受容器的限制,可以悬浮在半空“自由生长”,这与中国空间站里的无容器材料实验柜相呼应。无容器材料实验柜目前主要有两个用途:一是实现材料在无容器状态下从熔融到冷却凝固的过程,供科研人员收集物性参数进行研究;二是用于特殊材料在轨生长,缩短新材料从实验室走向流水线、走进大众视野的时间。

实验二:“拉不断”的液桥

现象回顾叶光富将水分别挤在两块液桥板上,水球状似倒扣着的碗。液桥板合拢,两个水球“碗底”挨“碗底”;液桥板分开,一座中间细、两头粗的“桥”将两块板相连;王亚平再将液桥板拉远,液桥变得更细、更长,仍然没有断开。

专家解读张璐介绍,微重力环境与液体表面张力是液桥得以成形的主要原因。日常生活中的液桥不易被察觉,比如洗手时两个指尖偶然形成几毫米液柱,再拉远一点就会受重力作用坍塌。而在空间站里,航天员轻松演示出比地面大数百倍的液桥,这在地面上是不可能看到的景象。

延伸阅读液体表面张力是“天宫课堂”中的高频词,天宫一号太空授课、中国空间站首次太空授课做过的水膜、水球实验都阐释了这一原理。中国科学院力学研究所研究员康琦介绍,空间站可以最大限度摆脱地面重力影响,为包括液桥实验在内的流体力学研究创造了良好的条件。2016年9月15日,天宫二号空间实验室带着液桥热毛细对流实验项目升空。

实验三:“分不开”的水和油

现象回顾王亚平用力摇晃一个装有水和油的瓶子,让水油充分混合,瓶中一片**。时间一分一秒过去,瓶中没有发生任何变化,油滴仍然均匀分布在水中。叶光富前来助力,抓着系在瓶上的细绳甩动瓶子。数圈后,水油明显分离,油在上层,水在下层。

专家解读“我们都知道地面上油比水轻,平时喝汤的时候看到油花都习以为常。”中国科学院物理研究所研究员梁文杰说,然而在空间站中,情况却大不一样,水和油之所以“难舍难分”、长时间保持混合态,是由于在微重力环境下密度分层消失了,也就是浮力消失了。

“水油在天上成功分离的原因是,瓶子高速旋转时类似离心机,可以理解为离心作用使得浮力重新出现了。”张璐说。

延伸阅读科研人员可以借助微重力环境特性开展研究,例如利用密度分层消失,在微重力环境下向熔融合金中注入气体,可以得到航空航天、能源和环保领域的重要材料——泡沫金属。

与之相关的是,高微重力科学实验柜能够提供高微重力环境,其内部微重力水平是空间站舱内百倍到千倍,更接近真实宇宙空间;外部设计气浮、磁浮两级悬浮,减轻了空间站姿态和轨道控制机动产生的加速度、各类仪器运转产生的力矩和震动、航天员活动带来的质心变化和冲击、太阳风和稀薄大气的扰动等干扰因素影响,能够支持更为精密的科学实验。

实验四:翻跟头的“冰墩墩”

现象回顾北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”压轴登场,迎来太空之旅的“高光时刻”。王亚平水平向前抛出“冰墩墩”摆件,一向憨态可掬的“墩墩”姿态格外轻盈,接连几个“空翻”画出了一条漂亮的直线,稳稳站在了叶光富手中。

专家解读太空抛物实验展示了牛顿第一定律所描述的现象。在空间站中,“冰墩墩”摆件被抛出后几乎不受外力影响,保持近似匀速直线运动。“天宫课堂”地面主课堂授课老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健介绍,地球人眼中物体运动的理想状态,如今得以在太空中一探究竟。

延伸阅读我们为什么要开展在轨科学实验张璐介绍,目前正在进行的实验项目,一是要揭示微重力环境下的特殊现象,属于从科学角度认识世界;二是通过在轨实验助力地面科学研究,改进工艺水平;三是舱外有高真空环境、辐照、亚磁场等,这些特殊环境因素对生物体、材料、元器件等影响也是我们要研究的内容;四是进一步探索未知领域,包括暗物质探测、行星起源探索等。问天、梦天实验舱发射升空后,还会有一大批前沿科学实验陆续在中国空间站开展。

空间站2022天宫课堂第一课完整内容

航天员在轨工作生活场景展示

——翟志刚介绍秘密武器“企鹅服“

神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富生动介绍展示了空间站工作生活场景。

身处太空,失重环境会导致航天员的血液分布和地面不同,下肢的血液上涌,所以航天员面部看起来会“胖胖的”。那么,航天员们会如何通过锻炼对抗失重

航天员翟志刚表示,失重对我们的心血管有影响,对我们的骨骼有影响,对我们的肌肉有影响。为了防护失重导致我们肌肉萎缩,在我们空间站里,除了有跑台、自行车、拉力器以外,还有一件秘密武器。同学们看叶老师穿的这身衣服有什么与众不同吗从外表上看没有什么区别,我们来看看它的内部结构。

这是胸部拉带的两个调节环,用来调节胸部弹力拉带的松紧用的。通过这些拉带把人体给束缚紧,使肌肉可以长时间保持一定的张力,就可以有效预防失重带给我们的肌肉萎缩,这套衣服的名字就叫企鹅服。

授课过程中,网友们发现王亚平在空间站睡眠区,贴着与家人的合照,她还介绍在空间站里“晚上可以和家里人通通电话”。让网友感慨:家人是永远的依赖!

项目2

太空细胞学研究展示

——叶光富带你看失重状态下跳动的心肌细胞

神舟十三号乘组航天员叶光富:目前我们开展的是失重条件下细胞生长发育的有关研究。前期我们开展了大量的有关细胞的研究,有不同周期、不同时间和不同单元,通过人工制造的一个机动力和完全失重两种状态下对细胞进行培养。然后将这两组细胞进行对比,看一看它们在有动力条件下和无动力条件下,其生长和形态到底是一个什么样的变化过程。然后我们再进一步研究它的变化规律和变化机制等等,而且我们还选用了不同类型的细胞进行研究,有皮肤干细胞,还有心肌细胞等等。

神舟十三号乘组航天员叶光富:这是心肌细胞在荧光显微镜下观察到的画面,同学们有没有看到有一闪一闪的荧光,知道这是为什么吗其实这是细胞自身生物电的一种反应,因为这些细胞是活的,我们是利用生物电激发荧光这么一个特殊的手段才能看到这样一种画面,非常神奇。

神舟十三号乘组航天员叶光富:这也是心肌细胞,它们以成片的形式在做收缩运动,大家可以仔细看,它们就像心肌一样一动一动的,而且它们的运动非常有节律。它们在里面欢快蹦跶着,就像在告诉大家我们活得好着呢,是不是很神奇欢迎大家一起来到太空参与细胞研究!

项目3

太空转身

——叶光富尝试不借助把手完成太空转身

有一位北京的同学提问,在太空中能否跟在地面一样正常行走。叶光富用行动回答了他的问题:不行!原来,在太空中由于没有重力的帮助,人们无法像在地面一样行走,只能飘来飘去。

不能太空行走,那太空转身呢答案是也不那么容易!在试了很多 方法 后,叶光富终于转身成功。

“哎我飘起来了。”“我深吸一口气。”先是展示太空秘密武器“企鹅服”,又马不停蹄“太空行走”,最后还被要求尝试不借助把手完成太空转身。叶光富被网友称为天宫工具人叶老师。王亚平表示:“虽然叶老师已经很努力了,但好像还没成功……加油,再使点劲!”

项目4

浮力消失实验

——王亚平揭秘 乒乓球 在太空为何能停留在水中

“天宫课堂”第一课王亚平还做了一个浮力消失的实验。在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,这是为什么呢

航天员王亚平介绍道,这和地面的现象是完全不一样的,这是因为浮力是随重力产生的,在太空失重环境下浮力几乎消失,所以乒乓球不能像在地面一样浮起来。

项目5

水膜张力实验

——王亚平与女儿做的花在太空绽开

在“天宫课堂”中,航天员王亚平在翟志刚、叶光富的辅助下,拿出了一朵和女儿一起完成的 折纸 花向大家演示了水膜实验。随后,这朵花在太空中“绽放”

项目6

水球光学实验

——王亚平演示微重力下水球如何呈现一正一反两个像

失重环境如何形成水球为什么会有一正一反两个像王亚平带你做个有趣的实验。

神舟十三号乘组航天员王亚平:现在我们往水膜上注水,让它变成一个大水球,同学们都知道,这是因为在失重环境下水的表面张力会大显神威,所以我们才能做出一个地面上无法做出的水球。

神舟十三号乘组航天员王亚平:我们再加一点水,让水球变得更大、更圆、更漂亮。

神舟十三号乘组航天员王亚平:同学们,现在你们是不是能够看到一个放大的我,这在上一次太空授课的时候我也做过,大家知道这是凸透镜成像的结果。

神舟十三号乘组航天员王亚平:我们先请叶老师把水球中的气泡抽取一下,然后我们往水球里再注入一个大气泡。同学们,现在你们是不是看到一正一反两个像,这在地面上可是很难见到的。

神舟十三号乘组航天员王亚平:同学们也可以想一下,为什么有一正一反两个像呢感兴趣的同学可以深入研究一下,这里我可以给大家一个小提示,这是因为气泡将水球分割成了两部分,分别成像的结果。

项目7

泡腾片实验

——泡腾片放入太空水球会怎样王亚平:香香的欢乐气泡球

大家知道泡腾片遇到水之后会产生很多气泡,那么在太空,泡腾片与水球相遇会发生什么变化

今天(9日)的“天宫课堂”第一课上,太空教师王亚平就做了这样一个实验。只见泡腾片在水球里不断冒泡,但在失重环境下,气泡虽然不断产生,但并没有离开水球。而随着气泡不断增多,水球逐渐变成了一个充满欢乐的“气泡球”,而且产生了阵阵香气。

天宫课堂意义

这是一堂生动的爱国主义 教育 课堂。“天宫课堂”的意义绝不仅是科普。讲台设在无垠太空,教室则在神州大地,天地遥遥相隔,但师生互动自如,仿佛置身同一教室。这看似简单的互动背后,是我国航天技术实力的真实展现。不仅如此,在这个别开生面的课堂上,航天员王亚平带着大家参观了空间站,无论是再生水,还是能够减少失重对身体影响的“企鹅服”,一个个充满科技含量的物品无不让人赞叹我国的科技实力。这对于新疆各族青少年来说也是耳目一新、大开眼界,必将增强他们做中国人的志气、骨气、底气。从这一角度讲,“天宫课堂”是一次不可多得的爱国主义教育。

科学是一个国家走向远方的基石。“天宫课堂”点燃科学梦想,更点燃强国梦想。更多青少年在仰望星空中,让梦想的种子在心中发芽,让科学精神得到发扬,他们必将成为建设世界科技强国的坚实力量。

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其一是踩“自行车练功器”。自行车的车架是固定不动的,只有车轮可以转动。为了不使身体飘浮,需用安全带固定起来,然后双脚克服弹性带的弹力蹬动车轮,数字记功仪表通过传感器所做的功记录并显示出来。美国“天空实验室”和前苏联“礼炮”号航天站上的宇航员每次踩自行车练功器做的功不得少于4万到45万千克力米(392~441千牛米)。

其二是在“微型跑道”上跑步。所谓“微型跑道”,只不过是一个皮带式的滚道。名为跑步,其实身体的直线位;置是不变的,人站在滚道上,为了跟进滚动的滚道,需要克服50千克力(490牛)左右的皮带的拉力。这是模拟人在地面上的体重。人在地面上跑步,正是骨骼÷肌肉系统克服地心对人体的引力而达到锻炼的目的。在“微型跑道”上跑步,皮带拉力造成的负荷,可以使骨骼一肌肉系统得到锻炼。美苏都规定,每次在“微型跑道”上跑步的距离应达到3000~4000米。前苏联宇航员罗曼年科在11个月的太空飞行中共跑了1000多千米。

其三是拉“弹簧拉力器”。大家知道,弹簧的拉力是与重力无关的力。因此,在失重环境中拉“弹簧拉力器”,仍然需要用力气。太空中用的弹簧拉力器与地面上用的相同,一般有五根弹簧,每拉长03米要用11千克力(1078牛)的力。

此外,体操也是太空体育锻炼的一个主要项目。在载人航天初期,飞行时间短,座舱中没有配备体育锻炼器材,体操几乎是唯一的体育锻炼活动。前苏联早期的“联盟”号飞船宇航员,每昼夜作两次体操,每次30分钟。”随着航天时间的延长,每次体操的时间也延长到印分钟。

还有一种“准”体育器材,就是“负压裤子”。这种裤子可以密封,穿上后将里面的空气抽掉,造成下身负压,使在失重环境中往上涌的血液流向下肢,以避免下身病变。

纵观上述太空体育活动,与襁褓中的婴儿一样,只是原地伸伸胳膊动动腿而已。而负压裤子恰似真正的襁褓,连手脚都不用动了。但是,太空中的体育锻炼要求是很严格的,因而也是十分艰苦的。美国“天空实验室”上的宇航员,每昼夜需进行三次体育锻炼,每次的时间分别为30、60、90分钟。前苏联“礼饱”号航天站上的宇航员,每昼夜也是三次体育锻炼,其中两次各75分钟,一次30分钟。地面指挥中心通过遥测系统对宇航员的体育锻炼情况进行监督和监测。

地面指挥中心不仅对宇航员的体育活动进行监督,而且对宇航员的整个身体健康状况进行监督和监测。如地面指挥中心通过遥测系统可以监测座舱环境参数和宇航员的生理生化指标,通过电话询问和电视观察了解宇航员的自我感觉和神态表现。

飞船座舱里还设有测量心电图、血压、心音、心震、脉膊、体温、皮肤电阻、呼吸和分析语言的传感器,有睡眠分析器,地面指挥中心可随时得到有关数据。另外,自行车功量计上的数据可以反映宇航员的新陈代谢机能,下身负压装置上的数据可以评估心血管的调节功能。地面医生分析所有数据后对宇航员的功能状况作出“正常”、“过度”、危险”的判断,从而调整宇航员的作息时间和作出驻留久暂的决策。

1969年,美国“阿波罗”飞船在登月飞行过程中,地面指挥中心的医务监护人员,通过各种先进的遥测手段收集宇航员的生理生化指标和询问、观察,发现宇航员有鼻炎、胃炎、肠炎、流感、呼吸刺激、胃部不适和恶心呕吐等多种病症,及时通知宇航员采取既定的医疗措施,成功地进行了治疗,保护了宇航员的工作能力和身体健康,保证了登月任务的胜利完成。

1987年2月8日,前苏联宇航员拉韦金和罗曼年科乘“联盟皿-2”号飞船进入“和平”号航天站,按计划两人同时在太空飞行一年时间,但拉韦金不幸中途生病,地面指挥中心决定让他在7月30日提前返回。另一名宇航员罗曼年科,由于感觉疲劳,地面指挥中心不断地减少他的工作时间,由开始的每天85小时,逐渐减少为65、55、45小时,直至最后停止一切工作,使他创造了在太空飞行326天的纪录。

齐奥尔科夫斯基说,地球是人类的摇篮,那么,刚刚离开地球而步人太空的宇航员,就是刚刚走出摇篮的幼童了。上述情况正好说明了这一点,进入太空的宇航员,处处需要地球上“母亲”的照料。

2003年10月15日,航天英雄杨利伟健步走进神舟五号载人飞船。第二天返回地面,他出舱时却由搜救人员上前搀扶并将他抬走。是什么原因使杨利伟在短短的21小时航天过程中发生变化,居然不让他独立行走了?这个原因叫做失重,专业一点的说法叫微重力。在微重力状态下人体会钙质流失,骨质疏松,如果自我负重,容易导致骨折。当然,杨利伟本人的情况其实并没有那么严重,他还是可以自主行走的,抬着他更多的是一种保护性措施。但这毕竟说明微重力对人体是有明显影响的。这还仅仅是不到一天的航天飞行,如果进行了几天、几十天、几个月的太空飞行后,情况又会怎样?除了骨质疏松,微重力还会带来其他的身体变化吗?

生物体的结构与对重力的适应

重力其实并不是生命存在的必须因素。生命的基本特征,像新陈代谢、遗传物质的复制、细胞的分裂、对环境的应激性等,只要不存在过大的引力场,都可以进化出来。因此在寻找外星生物时,目标天体重力的大小并不是重要的考虑因素。但对于在特定重力环境下进化出来的生物而言,重力又是它们需要适应的环境因素之一,也是决定它们身体结构的因素之一。例如,地球的重力环境对生物体的尺度是一个限制因素,过大的动物,其肢体会承受不了自身的体重。如果它们生活在水里,有浮力作用的帮助,则体积可以更大些。因此地球上最大型的动物,像鲸,就生活在水中;搁浅的鲸通常就是死于过大的体重造成的身体坍塌。如果较小的星球,比如月亮那么大的星球,其他外界条件仍和地球相同的话,就有可能进化出更大体积的动物。

当重力环境或身体支撑结构发生改变时,生物体会自动调节自身的结构以适应这种变化。这种适应性如果通过达尔文式的进化方式,那就要经过几代或更长的时间;也可能在很短的时间内产生身体结构的调整,就像杨利伟等航天员身上发生的骨钙丢失——在失重状态下,机体的各种重力负荷减轻,骨骼没有必要像以前那样坚硬,于是骨钙流失。当然,机体的这种快速“适用”不是我们所希望的,因为航天员毕竟只在太空待很短的时间,随后还要返回地面生活,这时骨折之类的危险就来了。

失重造成的体液重新分布及后果

除了带来机体支撑结构的改变外,失去重力还会带来其他很多变化。这些改变涉及到循环系统、免疫系统、神经系统……几乎机体的每一个系统都会或多或少地受到影响,而这些影响主要和一种改变有关,就是体液分布的改变。我们知道,由于重力作用,身体的各种体液,包括血液、组织液等都倾向于滞留在身体下部。我们站立时,体液向下身和两脚坠,躺着时流向后背和屁股,趴着时流向肚子……由于静水压的关系,我们身体不同部位的血压是不一样的:脚部的血压高,头部的血压低。我们所确定的“正常的”血压值其实是与心脏位置水平的上臂的血压,这是为了测量方便而设计的。身体本身也有自己的一套血压监测装置,随时测量血压,然后采取措施使血压回归正常。这个测量点不在上臂,而是位于人脖子处的颈动脉窦。人体对身体别的地方血压的高低不会特别在意,只有流向脑袋的血压才是需要控制的,那是为了保证脑子供血的精确度。所以身体检测血压的位置设在流向脑的入口处:脖子。有些人从坐或卧位突然站起会导致眩晕,称之为体位性低血压。这其实并不一定是我们平时测量的血压真低了,而是突然站立导致血液流向下身而致脑部缺血造成的,可以通过刺激“颈动脉窦”反馈性地让血压上升。

现在回到微重力的话题。当重力消失或大幅度下降时,包括血液在内的体液不再倾向于流向下身,而是较均匀地分布在躯体各处,甚至反过来,较多地分布在身体上部。这是因为身体上部长期处于低血压环境下,血管壁和软组织已经变薄弱了。在同样的压力下会存留更多的液体。这时问题就来了:长期生活在地面的人体各个部位已经适应了各自的血压环境,比如脚部和腿部适应了较高的血压,只有在这个血压下它们才能摄取足够的营养;而面部则适应了较低的血压和体液压力,过高的体液压力反倒会出问题。体液分布一旦发生改变,身体的各个部分得到的营养物质量随即发生改变,各种感受器和调控器官所接收的压力和营养信号与以前不同,它们发出的指令也跟着变化——这些都会导致一系列身体机能的改变。试举几例:

(一)下肢血流不足导致下肢萎缩。刚才提到身体重力负荷的减轻会导致骨骼和肌肉弃用性退化,表现为骨质疏松、肌肉萎缩。而体液分布的改变则对这种效应会产生叠加的影响,下肢的骨质疏松和肌肉萎缩比上肢更明显,而头部的骨头不但不发生疏松,其骨密度反而会增加,这是体液和血液更多流向头部的结果。

(二)面部肿胀和头疼。体液过多地流向了面部,使得宇航员们的面部不再那么俊朗、棱角分明,而是肿胀变形,仿佛换了一张脸。面部变丑还是小事,脑壳内体液一旦增多就更麻烦了。因为脑的容量是被颅骨固定住的,不能任意扩大。体液的涌入导致颅内压增高,人会感到头疼,脑功能也会损害。

(三)排尿增加,体液减少。这也是体液过多流向脑部的后果。别忘了,身体感受体液总量的感受器就设在脑部。一旦体液在脑部聚集,被下丘脑感受到的。它误以为体液过多了,就会抑制一种叫做抗利尿激素的化学物质的分泌。顾名思义,这种激素是用来抑制排尿的,一旦分泌减少,尿液就会变多;体液排出过多,体重就会减轻。此外,排出的体液带走了电解质所造成的紊乱也会损害健康。

(四)出现错觉。下肢压力感受的下降,上身压力感受的上升,会使人对自身体位状态的感受发生错误。闹不清哪边是上,哪边是下,出现定向错觉、本体性感觉错觉和视觉错觉等。比如会感到头向下翻转,周围物体移位或倾斜等等。这些错觉与内耳中的前庭和半规管的信号输入错误也有关系。

体液分布的改变以及身体神经体液调节产生的次级改变,对身体不同的器官都会产生或大或小的影响。除了上面提到的外,还可能出现消化系统的改变、味觉嗅觉的改变及所导致的食欲的改变、心血管系统的改变、免疫功能下降,等等,这些改变涉及到更加复杂的生理机制。

有些失调,与身体还没有学会如何在这种微重力环境下协调不同的组织器官活动有关。例如在太空中或月球上的人运动协调能力降低。本来只需要很小的肌肉力量即可完成一个动作,常常会用力过度。有时会产生危险,比如自己的肌肉会把自己的已经脆弱的骨头拽折了。不过,作为对太空微重力环境适应的一部分,与骨质疏松发生的同时,肌肉也在不断萎缩,说明身体已经不需要那么多肌肉了。但这种适用需要一定时间才能完成,长期在轨飞行的人的各个组织器官会对微重力环境会做出较好的调整。微重力产生的种种不良反应主要是在适应期发生的。

生物体身上有重力感受器吗?

这是一个有争议的话题。有时候要看你怎样定义重力感受器这个词。一般讲,机体的某种感受器都是针对某种变化的环境刺激而存在的,如视觉感受器、听觉感受器等等。对于一直在地表生活的地球生物来说,重力始终存在且维持不变,似乎没有必要专门设置一种感受器或者一类重力感受分子,但是在运动中的生物体确实通过重力大小和方向的变化来调整自己的身体姿态,内耳中的前庭和半规管就起这样的作用。此外还有各种捕捉机械力改变的感受装置,尽管它们并不是专门为感受重力而设计的。比如,骨头存在对牵拉的感受装置,对某根骨头的反复牵拽会刺激骨钙沉着和骨密度的增加;血管上的压力感受器会响应血压,通过神经和体液的调节,反馈地调节血管的紧张度等。这些过程肯定涉及到某些基因的表达和特定蛋白质的合成。

机体主要成分是细胞,而细胞之间常借助细胞外的蛋白质彼此粘在一起,构成完整的组织或器官。在细胞内部则存在各种蛋白纤维构成的细胞骨架,支撑起细胞的一定形态和结构。当你牵拉某一个组织和器官,或给予它们一定的压力时,这种拉力或压力会借助细胞之间的粘连传递到单个细胞,使得细胞骨架感受到这种机械力。现在已知细胞骨架是细胞内信号传导的高速通路,细胞骨架的变化产生的信号有可能传入细胞核,导致某些基因的表达和蛋白质的合成,进而造成组织和器官功能的改变。这也许就是机体对外界重力改变做出反应的方式之一。

重力对生物体的效应与生物体的体积大小有关,生物越小,重力环境的改变对其生存质量的影响越小。像细菌这类单细胞生物对重力就很不敏感,因为它们不存在细胞和细胞之间的强力牵拉或挤压。 对于亚细胞结构或生物大分子来说,重力更是可有可无的东西。生物化学的各种反应并不涉及到重力的因素,主要是电磁力在起作用。电磁力才是生命运行所涉及的基本的力的形式。只有生物体大到了一定程度,重力,或者说引力才会在其中起到一定作用。

人类未来的太空之旅和移民

1911年,俄罗斯宇航学家齐奥尔科夫斯基写下了名言:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。它首先小心地探索大气层的边缘,然后将把控制和干预能力扩展到整个太阳系。”自从火箭技术发展之后,人类对太空的探索不断深入,地球上人口的爆炸和资源的耗竭增加了人类向太空探索和移民的必要性和步伐。

事实证明。在地球表面进化出的人体结构对不同的重力具有相当的适应范围,尤其是对重力减轻的适应。人类在失重的环境中可以长期存活,如果移民到月球、火星等只是重力低于地球的天体时,日子比在空间站还要好过些。人类对于超重的适应性要差些,超重三倍时(3G)身体就很不舒服了。一般人不能承受7~8G以上的超重,即使是经过训练的宇航员也不能长期承受超重。因此,如果将来人类找到一个可能移民的岩石行星,还要考虑星球的大小。太大的星球产生过强的重力,会把人类的胸腔、腹腔压垮的。即便不致如此,整天拖着像灌了铅的腿走路也形同恶梦,除非人类已进化出更强健的骨骼和肌肉。

人体可以通过调整自身结构和功能适应一定范围的重力环境。在进入太空后,通过一定时间,逐渐适应微重力环境,但宇航员返回地表时又产生麻烦——还得重新适应回来——骨质重新沉着钙质,肌力再次增加,身体血容量开始恢复等等。为了避免这种对太空和地面不同重力环境的反复适应,最好主动出击,尽量减少微重力对机体的影响。比如在飞船中通过拉力器、自行车、跑台等进行体育锻炼,防止骨丢失;利用下肢负压装置将体液“吸”回下肢,改变体液分布;进行肌肉电刺激防治肌肉萎缩等。

在将来漫长的宇宙航行中还可以通过离心作用在航天器中模拟出人工重力来。所谓人工重力是在太空飞行过程中将航天器按一定的速度进行旋转,所产生的离心力可在一定程度上模拟重力。当然,这应该是一个直径很大的航天器,使人感觉不出在旋转。美俄等国都曾经使用动物进行过太空人工重力的研究,取得了一些结果。结果初步证明慢旋转形成的人工重力,对生物体克服失重的机体损伤具有积极的作用。其副作用是有可能造成运动和协调功能障碍,但可随旋转半径的增加而改善。实际上,在空间站的生物学实验室中就使用离心机来模拟正常重力和超重。将小型动物(如小鼠)或细胞放入离心机中饲养或培养,以研究不同重力环境对机体和细胞的影响。如果将来制造出针对人类的人工重力装置,人们太空旅游时就可以乘坐旋转飞船遨游太空,在一定程度上保持地面已经习惯了的重力,不至于让微重力效应使自己的太空旅行变得不爽。如果要定居在某星球,也许事先要找一个重力健康专家,制定一个重力调整方案……人类在地球上发展出高度的文明和科学技术后,进入宇宙其他地方几乎是将来必然的选择。人类的太空探险是自哥伦布时代的航海大发现之后,又一次人类生存环境的大开发。等待的时间不会很长,也许到我们的子孙,或者子孙的子孙时,人类已经在外星建立了新的殖民地。

(作者:老谈谈,北京理工大学教授)

自己动脑筋,不要总依赖着电脑,以前没电脑有许多问题科学家数学家都是通过自己的大脑思考得到解答这样才是真正的解答,求别人解答,等于让别人给你答案,更不能更透彻的去理解它,因此,问题通过自己的大脑思考,在以后遇上类似题目就容易做了!

(你要我说几遍呢你这孩子怎么就不会自己思考呢!!)

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