王亞平太空實驗小論文
王亞平太空實驗小論文
論文常用來指進行各個學術領域的研究和描述學術研究成果的文章，下面是關於王亞平太空實驗小論文的內容，歡迎閱讀！
【摘 要】神舟十號航天員王亞平在《天空課堂》共做五個實驗都與中學物理知識密切相關，這節課對物理教學也有很多的啟迪和幫助，為提高學生對航天科技的興趣，和搞好物理學習，對五個實驗作了有效的分析，便於學生理解箇中緣由。
【關鍵詞】天宮課堂;中學物理;實驗教學
2013年6月20日，神舟十號航天員王亞平在天宮一號內舉行太空授課，這激發了眾多中小學生對航空航天的興趣。王亞平在《天空課堂》共做五個實驗：在太空中如何測量物體質量、單擺運動、陀螺運動、水膜實驗、水球實驗。一個副產品――聶海勝“懸空打坐”與王亞平“大力神功”。這些實驗都與中學物理知識密不可分。這節課對中國無數的青少年產生深遠的影響，大大激發同學們對美妙太空的嚮往，對科學探索的熱情。我自己看了5遍，其中對某些片段更是多次回放，所任教班級集體完整觀看一遍。從學生的眼神中，讀出什麼是神奇、什麼是美妙、什麼是渴求。這節課對物理教學也有很多的啟迪和幫助，根據課堂實況，做出文字解讀，以饗讀者。
實驗一：在太空中測物體質量
王亞平在天宮一號裡，測質量的原理是牛頓第二定律，藉助先進的測量儀器，容易測出拉力F和加速度a，計算出指令長聶海勝的質量74.0kg。中國航天員科研訓練中心主任鄧一兵在國新辦天宮一號與神舟十號載人飛行任務舉行的新聞釋出會上表示，聶海勝參加神十任務發射出征的當天進行了體檢，體檢是空腹淨重72公斤。鄧一兵表示，在太空授課的過程中，聶海勝用質測儀測量質量的時候，他當時穿著艙內的工作服、內衣、艙內工作襪，還有艙內用鞋，這些質量統計起來大約是1.89公斤。所以綜合上面這些資訊，太空授課時測量出的聶海勝的質量和他的實際體重是基本相符的（來自百度百科聶海勝詞條）。直接驗證物體質量不隨地理位置的改變而改變的結論，這是在地球上難以完成的。
另外，用彈簧振子測質量，其測量原理是振動週期T=2π■。
在天空一號裡，老師不能用天平、槓桿測質量，因為失重，物體對槓桿沒有壓力，不能應用槓桿原理計算。因為失重，物體對彈簧沒有拉力，彈簧測力計測不出物體重力，也不能間接測質量。
實驗二：單擺在失重時的運動狀態
王亞平鬆開單擺小球后，單擺不往復擺動，而是漂浮在空中，擺線自由彎曲，不產生拉力。輕推小球，給一個很小的速度，小球可在任一平面做勻速圓周運動。跟地球上單擺的特性完全不一樣。
實驗三：高速旋轉陀螺的定軸性
高速旋轉的陀螺定軸性在地面和太空是一樣的。利用陀螺定軸性原理設計儀器，用於航天器姿態和軌道測量。王亞平演示了在失重狀態下，給不旋轉的陀螺頂端施加力，陀螺翻滾著向前運動，軸向任意改變。使陀螺旋轉起來，給它的頂端施加力，陀螺沒有翻滾，而是晃動著向前運動，軸向不發生改變。這樣的實驗現象在地面很難做到。在打老蔣的遊戲裡，高速轉動的“老蔣”，能直立旋轉，轉速降低後，很快就倒下來了。
實驗四和五：水膜、水球實驗
把鋼圈伸入水袋的過程中，因為失重，水沒有流出來，在太空中生活的李白，寫不出飛流直下三千尺的詩句。形成水膜後，左右擺動，甩出一大滴水，水膜沒有破裂，往上貼中國結，水膜沒有破裂，往水膜上加水，做成水球，也沒有破裂。皆因為失重，水膜既可做得厚些，也可做得薄些，充分展示分子間的相互作用的引力的存在。
透過水球看到王亞平的倒立縮小的實像，是凸透鏡成像原理;往水球裡注入氣泡，氣泡都能獨立存在;緩慢往水球裡注入紅顏色液體，整個球都變成紅色，因為失重紅顏色液體不能流動，只能是分子的無規則運動的結果。
最後一個環節，學生提問涉及：1.資源回收利用。2.太空垃圾。3.失重環境對身體的不利影響。4.在天宮一號看地球、看太空看到的是什麼樣？王亞平和聶海勝都一一做了回答。
關於失重對身體的影響，聶海勝的回答是，在太空由於失重、噪聲、狹小密閉空間環境，對人體造成心血管失調、骨丟失、肌肉萎縮等影響，為了有效對抗失重的不利影響，我們採用體育鍛煉、藥物、體液重新分佈等方法進行防護。
關於在天宮一號看地球、看太空看到的是什麼樣？王亞平的回答是，透過舷窗可以看到美麗的地球，還有日月星辰，暫時沒有看到UFO。我們處於大氣層之外，沒有了大氣的阻擋，看到星星格外明亮，不閃爍，沒有大氣對光的散射，太空是深邃的黑色。每天可以看到16次日出，因為90分鐘繞地球一圈。
從畫面看，學生提問後，王亞平開口講話有延遲現象，根據天宮一號離地球約300km，可以估算出延遲時間為0.01s。
最後，來回顧聶海勝“懸空打坐”與王亞平“大力神功”。這一實驗，為牛頓第一運動定律做了最好的演示。不受力的作用時，要麼保持靜止狀態，如“懸空打坐”，要麼保持勻速運動狀態，如被王亞平輕推後的聶海勝，一直勻速運動下去。
【參考文獻】
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[3]中國科學院空間應用工程與技術中心.空間應用系統天宮一號目標飛行器和神舟八號飛船交會對接任務[J].中國科學院院刊.2012年第27期
【拓展】淺談太空安全治理的現狀問題與出路論文
隨著太空技術的發展及其運用，太空的重要性日益凸顯;同時，人類對太空的依賴程度也越來越高。然而，作為全球公地一部分的太空，也越來越顯示出“公地悲劇”(The Tragedy of the Commons)的特徵，表現為太空越來越“擁擠”(congested)，越來越具“競爭性”(competitive)和“對抗性”(contested)。這就是所謂的太空安全的“3Cs”困境。目前，國際社會普遍認為太空安全治理刻不容緩。為此，國際社會進行了努力，也取得了部分成就，但距離“善治”的目標還有很大差距。那麼，太空安全治理的困境何在?如何找到突破口?本文試圖對此進行分析。
一、國際太空法律與太空的“公地悲劇”
太空作為“全球公地”(Global Commons，有的翻譯為“全球公域”)的法律地位是由 1967 年生效的《外層空間條約》所確定的，《外層空間條約》也為太空全球管理提供了基本框架。就前者而言，《外層空間條約》第二條規定，太空包括月球和其他天體，任何國家不得提出主權主張，不得透過使用或佔領，或者以任何其他方式據為己有。就後者而言，《外層空間條約》第一條規定，太空探索與利用，應該促進所有國家福利與利益，不管這些國家的經濟、科學發展水平如何。太空探索與利用是全人類的事業。第三條規定，探索和利用太空，包括月球和其他天體，應該遵守國際法，促進國際和平與安全，以及增進國際合作。第九條規定，締約國進行太空活動時，應照顧所有其他締約國的相應利益，不對其產生有害干擾。第七條規定，一締約國如果對其他締約國產生危害，應該承擔國際責任。
二、太空安全治理的國際努力
冷戰時期，國際社會治理太空問題主要集中於防止太空核武器化，即太空安全問題。冷戰結束後，國際社會對太空安全治理的關注轉向另外三個領域，即資源、環境與安全問題，儘管冷戰時期就對其有不同程度的關注。
太空時代的到來與導彈核武器緊密相關。隨著蘇聯洲際導彈、衛星的成功發射，美國感到恐慌。1958 年，艾森豪威爾政府決定進行核試驗來檢驗摧毀來襲的核導彈的可行性。美國軍方在高空、太空進行了幾十次核試驗。試驗的結果表明，不僅可以摧毀來襲的核導彈，而且核爆炸脈衝可以使無線電中斷數小時，核輻射可以使處於 5 萬英尺高空的飛行員致命。蘇聯也進行了類似的高空、太空核試驗，試驗結果與美國相同，太空核爆炸不僅可以摧毀來襲的核導彈，而且也可以摧毀衛星，或將其炸燬，或透過電磁輻射破壞衛星電子裝置。據美國外交政策網站 2014 年 1 月報道，冷戰時期美國進行了16 次高空核爆炸，至少摧毀或損壞了 8 顆衛星。為保護首都和洲際導彈發射基地，美蘇兩國在基地和首都附近均建立了載有核武器的反導系統。鑑於太空核武器化對載人航天飛行、衛星的嚴重影響以及對戰略平衡的破壞，面對國際壓力，國際社會分別於 1963 年、1967 年和 1972 年簽署《部分禁試條約》、《外層空間條約》和《反導條約》，並相繼生效。《部分禁試條約》禁止在太空進行核試驗;《外層空間條約》禁止在太空(含星體)放置核武器以及其他大規模殺傷性武器;《反導條約》規定雙方在戰略導彈基地和首都允許部署少量核反導系統，但嚴禁發展、部署天基反導系統。這是國際社會在防止太空核武器化方面取得的重要成就。
三、太空安全治理的'困境
儘管在太空安全治理方面已經取得一定成就。但實現確保太空安全的目標仍然任重而道遠。上述五個太空治理倡議的提出說明太空治理陷入困境，需要用一個倡議替代(或者補充)另外一個倡議。例如，歐盟希望用“太空行為準則”替代 PPWT，但“太空行為準則”草案與聯合國“太空長期可持續性倡議”本質上都是太空透明與信任建設機制;聯合國透過太空 TCBMs 建議報告，原則上支援和強化了太空透明與信任建設機制。國際社會都需要利用太空來促進國際經濟與社會的發展，但在太空治理上步履維艱，主要原因在於太空技術的軍民兩用性質。如前所述，太空技術是軍事力量的“倍增器”，軍事戰略的“賦能器”，是美國霸權的技術基礎，也是其他國家提升軍事能力的關鍵。因此國際社會在這一點上很難達成共識。
四、國際合作促進太空安全治理
由於太空技術具有軍民兩用性質，各國都試圖利用太空獲取軍事與經濟優勢，提升國家整體技術優勢和軍事優勢。太空大國、強國提出的治理方案與路徑往往具有明顯的霸權治理與反霸權治理特徵。由此導致太空治理方案很難達成共識，形成整體性方案。就目前而言，太空治理取得實質性進展需要國際社會通力合作，使太空利益攸關方全部參與治理。多國聯合共同發展太空專案，或由多國構成的國際組織共同發展太空專案，不僅可以實現透明，遵守規則，而且也節省了頻軌資源;不僅體現了太空的和平利用原則，避免太空軍事化、武器化，而且制止了任何國家試圖對這些太空專案進行攻擊的企圖，確保太空安全並保護太空環境。簡言之，太空合作是避免太空“公地悲劇”的“良藥”。下文以國際空間站和歐洲空間局(以下簡稱“歐空局”)兩個案例來分析國際太空合作，並尋找太空安全治理的有效途徑。
結束語
《外空空間條約》確定了太空的“全球公地”性質。國家行為體和非國家行為體紛紛利用太空技術獲取商業、社會和軍事利益。在缺乏國際權威的背景下，各行為體無序地發射衛星，導致太空軌道擁擠、太空碎片瀰漫、衛星面臨被攻擊的風險上升，太空資源、環境與安全問題日益突出，嚴重製約著人類利用太空的限度。儘管國際社會為治理太空“公地悲劇”發起了多個倡議，但效果並不明顯。原因很大程度上在於太空技術軍民兩用的性質，太空大國和強國都藉此機會提升軍事硬實力，以維護太空領域的霸權，或者反對霸權，確保國家安全，以維護國際戰略平衡與穩定。
解決太空“公地悲劇”問題需要國際社會進行國際太空合作。這需要國際社會共同發展太空態勢感知能力，共享太空態勢資訊，避免太空事故發生。共同發展太空碎片清除技術，治理太空環境汙染問題。國際社會共同發起更多的太空合作專案，探索和利用太空，努力減少各國的軍事衛星。透過國際太空合作，促進聯合國 GGE 有關太空 TCBMs 建議的落實，使太空行為規範真正有效落實，同時國際社會應在完善 PPWT(修正文字)的基礎上達成禁止太空武器化條約，實現聯合國太空和平利用委員會的“太空可持續發展”倡議目標。唯有國際太空合作，才能實現太空安全治理的目標。
對於中國而言，要利用太空技術就應牽頭組織發起多個國際太空合作倡議並加以落實執行。首先，中國應該利用總部位於北京的亞太空間合作組織(APSCO)倡議成員國共同出資製造更多衛星，為成員國提供更多福祉;聯合提出該組織有關太空治理的原則與立場，在國際上發出一致的聲音。其次，中國應加大與俄羅斯和歐空局的合作，以更多具體的太空專案推進國際合作，促進太空資源的合理利用。其中，重點應放在太空態勢感知能力與積極消除太空碎片技術上的合作。另外，要加強中、俄、歐在國際太空治理機制上的合作，將歐盟“太空活動行為準則”與中俄 PPWT(修正草案)結合起來，共同維護和促進太空的和平利用。最後，中國應加強自身包括太空態勢感知能力在內的太空技術發展，只有太空技術進步並擁有足夠的實力，才能促成各方進行實質性的協商與談判，促進太空治理機制的形成。國際軍控條約表明，只有和競爭對手擁有同等的武器，才會促使各方走到談判桌前，共同應對問題。同樣，只有當中國太空實力增強，可以對太空進行有效利用，並擁有足夠的反制太空能力，美國才不會在裁軍大會等論壇上“攪局”，與包括中國在內的國際社會進行談判，尋找太空安全問題的有效應對之策。