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

指導教師：鄭德楊

臨滄市第一中學：段瑋 馮梓峻 李紹艷

由錢學森空間技術(shù)實驗室、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實驗方案征集活動中，段瑋、李紹艷、馮梓峻同學的項目《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目實驗方案。項目組在近期時光里，將再接再厲，不斷優(yōu)化，以爭取擇機發(fā)射后由衛(wèi)星搭載進入太空，并進行空間科學實驗的機會。

小的時候，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?；蛟S是以前沒有認真地全身心投入到一件事情當中去，所以也并不覺得做好一件事情有多難?？墒沁@些道理在我真正地把心思完完全全投入到一件事情當中時，我才明白，要做好一件事情，確實很難。此項實驗，從開始設(shè)計到不斷完善方案到最終確立方案，我們進行了很多的小實驗。有些時候連自己也會覺得：“做個小實驗而已嘛，就當玩玩而已就好了，何必那么認真，一兩個小問題應(yīng)該不會有多重要，影響不會太大的。”但是每每有了這樣的想法，腦中便會浮現(xiàn)出兩個字“嚴謹”。它們像是很堅實的城墻，把我對待實驗的認真態(tài)度牢牢地保護著，不讓它動搖。感謝它們，支持我堅持下來，讓我真正體驗到做好一件事情后的喜悅。

每做一項實驗之前，總得在腦子里蹦出一個靈感作為前提。這項實驗的靈感來得挺奇妙的，學校每年都會組織“全校創(chuàng)新，人人創(chuàng)意”科技創(chuàng)意比賽，身邊的一位同學因為對這種科技類的比賽很感興趣，于是報名參加了比賽，并使用了“非牛頓流體”。從那時候開始，我逐漸認識了“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，它真的是個特別有趣特別好玩的東西。它有個特性叫做“吃軟怕硬”，怎么解釋呢？說簡單一點，就是當你快速去打擊它的時候，它會變得硬邦邦的，像塊石頭一樣；而當你輕輕去觸摸它的時候，它又會變得像水一樣，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行研究的興趣。在后來的課上，我們觀看了許多太空實驗的小視頻，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氣味會變得更加濃郁。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？它還會有這種神奇的性質(zhì)嗎？于是，我在臨滄市第一中學科創(chuàng)中心主任鄭德楊老師的指導下，邀請理科實驗班馮梓峻同學、文科班李紹艷同學攜手合作，開始設(shè)計“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目實驗方案。

本實驗的原方案采用的盛放非牛頓流體的容器是一個塑料保鮮盒，但后來考慮到太空的失重狀況，我們空間站項目研究團隊又在此基礎(chǔ)上對盛放容器進行了改進。我們設(shè)想用一個彈性較好的袋子類型的容器來盛放非牛頓流體，因為這樣不僅存放方便而且受力實驗時不需要再將流體倒出，可以直接施力于容器上，實驗步驟也會得到相應(yīng)的簡化、優(yōu)化。

第一次，我們試用了醫(yī)用橡膠手套，因為其彈性好不易破，受力時實驗效果明顯，但因為其存放流體不方便，所以決定不再采用。第二次，我們試用了吸嘴袋，因為其方便流體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，因為經(jīng)過實驗比較，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，并且因為其是透明的，實驗效果更明顯，所以我們最終采用了吸嘴塑料袋。

因為本實驗采用的非牛頓流體是由淀粉和水配置而成的，而太空部分實驗的非牛頓流體又需要在地面配置好再帶到太空進行實驗，這中間的時間間隔很長，流體會發(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)期進一步延長。

要做好一件事情，關(guān)鍵在于認真地對待它，一心一意努力去完成它。其實有時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

輕輕觸摸時的非牛頓流體和液體一樣

快速打擊時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