实验中小球没有来回摆动、而是悬浮或者做圆周运动，是太空中的失重现象导致的。在地面上，一旦松手，在地球重力的作用下，小球会向下运动，而由于小球被细绳连接在支架上，它就会被细绳牵着来回摆动。但太空中没有重力作用，小球只会在原地悬浮。同样因为重力环境的不同，在太空中轻轻推小球一下，小球会在细绳的牵引下做圆周运动。而在地面上，需要给小球足够大的初速度，才能使它克服地球重力的阻碍，实现圆周运动。

失重是空间与地面环境最重要的差别之一。它虽然给飞行生活带来很多有趣的体验，但也会妨碍航天员在舱内的操作，同时对航天员的心血管系统和肌肉、骨骼系统带来不利影响。针对这个问题，航天医学专家研究出很多医学防护措施，航天员也会在航天器中通过主动锻炼来增强心血管和肌肉功能。

实验 3

旋转陀螺

王亚平取出一个红黄相间的陀螺，把它静止悬放在空中。用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着飞向远处。紧接着，王亚平取出一个一模一样的陀螺，让它旋转起来，悬浮在半空中，再用手轻轻一推，旋转的陀螺不再翻滚，而是保持着固定的轴向，向前飞去。

王亚平说，高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上，就装有各式各样的陀螺定向仪，正是有了它们，才能精准地测量航天器的飞行姿态。

角动量守恒 实现卫星定向控制

转动的陀螺具有定轴性，定轴性遵守角动量守恒原理——在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩，由于角动量守恒，旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。在地面上，陀螺在旋转时能够保持一个动态平衡，当受到外力后，陀螺轴心不稳，碰到地面，地面给它一个反弹力，几经周折，陀螺就停了下来。这并不是因为角动量守恒定律不成立，而是因为陀螺与地面摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量，使其旋转速度逐渐降低，不能很好地保持旋转方向。

利用角动量守恒定律，我们可以实现卫星的定向控制。基于陀螺指向稳定性特点制成的陀螺仪，还被广泛用于不同领域各种平台的稳定控制。雪铁龙Ｃ６轿车上就安装了测量车身纵向和横向摆动的陀螺传感器，可以实现车身稳定度的控制。

实验 4

太空水膜

王亚平拿起一个航天员饮用水袋，打开止水夹，水并没有倾泻而出。轻挤并略微抖动水袋，一颗晶莹剔透的水滴便悬浮在半空中，王亚平张嘴把水滴吃了进去。之后她拿出一个金属圈，把水袋打开，把金属圈慢慢地放到水袋里，轻轻地拉出来，做成了一个漂亮的水膜。为了验证这个水膜是否结实，王亚平先是轻轻地晃动它，它没有轻易地破裂，而是甩出来一些小水滴。接下来，王亚平往水膜表面贴上一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。

液体表面张力 推动液体推进剂流动

实验4和实验5均展示了液体表面张力的作用。受到内部分子的吸引，液体表面分子有被拉入内部的趋势，导致表面就像一张绷紧的橡皮膜，这种促使液体表面收缩的绷紧的力，就是表面张力。

表面张力现象在日常生活中非常普遍，比如草叶上的露珠、空气中吹出的肥皂泡等。而太空中的液体处于失重状态，表面张力不仅大显身手，还决定了液体表面的形状。水膜实验中，表面张力使水膜像橡皮膜一样搭在金属环里，并且比地面上形成的水膜面积更大、存在时间更长。

失重环境下，航天器推进剂贮箱中的液体燃料界面和气体界面不再是稳定的，可能产生液体迁移、气液混合等现象，导致推进剂无法正常供应。因此，科学家们制造了表面张力贮箱，利用表面张力推动液体推进剂流动，为动力系统提供满足要求的推进剂。

实验 5

魔幻水球

王亚平用金属圈重新做了一个水膜，网页版SF传奇，然后用饮水袋慢慢地向水膜上注水，不一会儿，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球，水球中还有一串珍珠般的小气泡，聂海胜取出一支注射器抽出水球中的气泡。

王亚平用注射器向水球内注入空气，在水球内产生了两个标准的球形气泡，气泡既没有被挤出水球，也没有融合到一起。水球也没有爆裂。

王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球，红色液体慢慢扩散开来，晶莹透亮的水球变成了“红灯笼”。

扩散原理 可制造高品质合成材料

同样，由于在太空中没有重力影响，航天员向水膜上不断注入水时，这些水就能够均匀分布在水膜周围，逐渐形成了水球。

地球上，在不同的水的深度，物体受到的压力不同，气泡受到的压力上小下大，因而自然向上。太空中的气泡在水中受力是均匀的，除非有外力干扰，气泡会安静地呆在水球中。

太空旅行时会用到液体燃料，了解气泡在液体中的状态，会非常有助于消除气泡，保证燃料在管道中的顺畅运行。水球染色涉及到了扩散原理。因为没有重力，所以染料没有固定去向，向四面八方均匀扩散。王亚平老师希望告诉同学们，在太空实验中进行材料融合实验，得到的合成材料的分子、原子分布均匀度高于在地球上的情形。这样的太空材料技术今后是否能得到广泛应用，从而为人类制造出更多高品质合成材料，是非常有趣而有悬念的。

本版稿件综合新华社、央视、《北京晚报》等