糖尿病患者福音！太空中这个实验竟有这么多好处…

2022-03-24 10:00:15 来源：科普中国

本文专家：杨超，中国科学院大学化学博士

本文审稿：李学杨，中科院大连化物所博士后

今天下午，中国空间站“天宫课堂”开展第二次太空授课活动，继续采取天地对话方式进行。

一个个太空实验，既有趣，又干货满满。

就连我们可爱的冰墩墩都上太空了，还“被迫”沦为教学工具，就为了给你解释这个重要的定律！

要是还背不下来，那可就对不起太空营业的冰老师了！

冰墩墩被抛出后奇怪的事情发生了？

在太空抛物实验中，王亚平老师将顶流的冰墩墩作为教学工具，轻轻一拨，便让冰墩墩轻松的做了几个后空翻，这要是在地面上撒手，离开手的冰墩墩恐怕早就掉落在地上了。

接着王老师又将冰墩墩向一个方向轻轻抛出，同样的冰墩墩并没有像在地面一样向“下”掉落，而是沿着抛出的方向近似匀速的向前运动，这是为什么呢？

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这就要用牛顿第一定律来解释了，牛顿第一定律又称惯性定律，大家还记得我们初中的物理书里的定义吧！一切物体在没有受到外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

当冰墩墩被沿着一个方向抛出后，所受的地球引力和其他天体的万有引力提供了做匀速圆周运动的向心力，这个向心力使冰墩墩和空间站围绕着地球旋转，但在空间站内看起来，以空间站作为参考系，冰墩墩是基本没有加速度的，由于冰墩墩具有向前惯性，它便可以近似匀速直线运动了。若是松手的过程中不对冰墩墩施加作用力，那冰墩墩就会一直保持静止状态。

为什么王亚平老师会在课程中一直严谨地强调是“近似”匀速直线运动呢？这是因为虽然天宫号在太空上，但空间站内还是会受到其他作用力的影响。

举个例子来说，空间站里的空气在冰墩墩向前运动时会对墩墩施加一个向后的非常小的阻力，这就是空气阻力，如果空间站足够“长”，冰墩墩在向前运动过程时，速度会逐渐减小（可能会持续很长时间），最终会和空间站保持相对静止状态了。

从太空中看月亮会更大更亮吗？

相较于在地球上在太空中是不是会离月亮更近，月亮看上去会更大呢？

不是的，月亮距离地球有38万公里，而中国空间站距离地球只有400公里，这点距离与38万公里比起来可以忽略不计了，因此在空间站上看月亮和在地球上看月亮，月亮是一样大的。

但是由于没有大气和云层的干扰，在空间站上看到的月亮会更清晰、更明亮！

地球上看到的月亮（来源：作者拍摄）

失重环境能给人类带来什么好处？

在失重的环境下物质可以混合的更均匀

就像王亚平老师做得水油混合实验一样，在地球上水和油不能均匀混合，会在重力作用下由于密度不同从而分层。

在失重的环境中，混合物可以混合均匀，能制造出在地面上无法实现的特种合金。

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在失重条件下晶体生长的会更均匀

“太空蛋白质晶体生长”实验是全世界载人航天活动中的重要科研项目。

在地面上受重力影响，制取纯而大的蛋白质晶体难度特别大，而在太空失重条件下，蛋白质晶体可以比在地球上生长得更纯净，体积也更大。

在国际空间站上也开展了促进蛋白质晶体增长的实验，比如胰岛素的结晶，生长在太空的胰岛素晶体品质高，可以形成不同于胰岛素单体的六聚体胰岛素晶体，相比单体胰岛素，在注射后六聚体可以逐渐溶解以将单体输送到血液中，这为开发具有更慢递送速率的新型胰岛素提供了潜力，从而对糖尿病人获得更好的治疗具有重要意义。

地球生长的胰岛素和太空生长的胰岛素（来源：doi.org/10.1016/0022-0248(96)00325-9）

微重力冶金获得新奇特性的金属

人类对金属进行冶炼已有几千年的历史了，随着航天技术的发展，逐渐开始在太空进行金属冶炼。

空间冶炼也叫宇宙冶金，是在航天飞行器中特定的超高真空和失重的太空环境中对金属进行冶炼，重力引起的多种干扰均可消除，以获得具有新奇特性的金属。

苏联于1969年在联盟6号飞船上完成了空间微重力条件下的焊接和合金熔化凝固实验，开创了人类空间冶金史。在外太空微重力条件下，表面张力和扩散成为主要控制因素。在微重力条件下，密度差别不会产生重力沉降或者浮力引起的上浮，因此液体中的气泡不会由于浮力的作用而向上运动。例如：泡沫金属材料，由于密度小、吸收冲击能力强等优点受到了广泛重视。

航天梦，中国梦，

全球关注，举世仰望。

星空璀璨，神舟闪耀。

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关键词：牛顿第一定律匀速直线运动晶体生长