空间站项目的来龙去脉——非牛顿流体在太空的性质是否与其在地面上一样

指导教师：郑德杨

临沧市第一中学：段玮 冯梓峻 李绍艳

由钱学森空间技术实验室、中国空间技术研究院载人航天总体部、中国航天科技国际交流中心面向青少年开展的空间站搭载青少年科学实验方案征集活动中，段玮、李绍艳、冯梓峻同学的项目《探究非牛顿流体在太空的性质是否与其在地面上一样》入围中国空间站青少年教育项目实验方案。项目组在近期时光里，将再接再厉，不断优化，以争取择机发射后由卫星搭载进入太空，并进行空间科学实验的机会。

小的时候，就经常听大人们讲，想要做一件事情不容易，想要把这件事情做好就更难了，更何况要把它做成功。或许是以前没有认真地全身心投入到一件事情当中去，所以也并不觉得做好一件事情有多难。可是这些道理在我真正地把心思完完全全投入到一件事情当中时，我才明白，要做好一件事情，确实很难。此项实验，从开始设计到不断完善方案到最终确立方案，我们进行了很多的小实验。有些时候连自己也会觉得：“做个小实验而已嘛，就当玩玩而已就好了，何必那么认真，一两个小问题应该不会有多重要，影响不会太大的。”但是每每有了这样的想法，脑中便会浮现出两个字“严谨”。它们像是很坚实的城墙，把我对待实验的认真态度牢牢地保护着，不让它动摇。感谢它们，支持我坚持下来，让我真正体验到做好一件事情后的喜悦。

每做一项实验之前，总得在脑子里蹦出一个灵感作为前提。这项实验的灵感来得挺奇妙的，学校每年都会组织“全校创新，人人创意”科技创意比赛，身边的一位同学因为对这种科技类的比赛很感兴趣，于是报名参加了比赛，并使用了“非牛顿流体”。从那时候开始，我逐渐认识了“非牛顿流体”，并且也逐渐开始对一些科技类的比赛感兴趣。说到非牛顿流体，它真的是个特别有趣特别好玩的东西。它有个特性叫做“吃软怕硬”，怎么解释呢？说简单一点，就是当你快速去打击它的时候，它会变得硬邦邦的，像块石头一样；而当你轻轻去触摸它的时候，它又会变得像水一样，你可以把整只手掌深入其中。这种神奇的特性激发了我对非牛顿流体不断进行研究的兴趣。在后来的课上，我们观看了许多太空实验的小视频，看到了许多事物在太空的性质与其在地面的性质有很大的不同，比如说玫瑰花在太空中的芬芳气味会变得更加浓郁。于是我便脑子一热，想到了非牛顿流体在地面上有“吃软怕硬”的性质，那到了太空上呢？它还会有这种神奇的性质吗？于是，我在临沧市第一中学科创中心主任郑德杨老师的指导下，邀请理科实验班冯梓峻同学、文科班李绍艳同学携手合作，开始设计“探究非牛顿流体在太空是否与在地面上性质一样”的中国空间站青少年教育项目实验方案。

本实验的原方案采用的盛放非牛顿流体的容器是一个塑料保鲜盒，但后来考虑到太空的失重状况，我们空间站项目研究团队又在此基础上对盛放容器进行了改进。我们设想用一个弹性较好的袋子类型的容器来盛放非牛顿流体，因为这样不仅存放方便而且受力实验时不需要再将流体倒出，可以直接施力于容器上，实验步骤也会得到相应的简化、优化。

第一次，我们试用了医用橡胶手套，因为其弹性好不易破，受力时实验效果明显，但因为其存放流体不方便，所以决定不再采用。第二次，我们试用了吸嘴袋，因为其方便流体的存放并且密封效果好。在铝制和塑料制之间，我们选择了塑料制，因为经过实验比较，发现两者的密封效果是一样的，而塑料的吸嘴袋成本更低，并且因为其是透明的，实验效果更明显，所以我们最终采用了吸嘴塑料袋。

因为本实验采用的非牛顿流体是由淀粉和水配置而成的，而太空部分实验的非牛顿流体又需要在地面配置好再带到太空进行实验，这中间的时间间隔很长，流体会发生变质。这就不得不考虑流体的变质问题。起初，我们一直在淀粉上下功夫，甚至还设想在流体中加防腐剂来延缓其变质。后来我们把思路一转，改成从水入手。于是我们将原来现取用的自来水换成了经过加热杀菌的凉白开水，从而延长了保质期。我们还进一步设想将凉白开水替换成杀菌更彻底的蒸馏水，使保质期进一步延长。

要做好一件事情，关键在于认真地对待它，一心一意努力去完成它。其实有时候最成功的并不是我们获得的成功的大或者小，而是过程是否认真努力，过程往往比结果更有意义。

原方案中使用的是塑料保鲜盒

用淀粉和水配置非牛顿流体

轻轻触摸时的非牛顿流体和液体一样

快速打击时的非牛顿流体和固体一样，很硬 。

将配置好的非牛顿流体装入塑料袋

完成品