在家里建航空基地,NASA教你这么做
来源:狂丸科学
发布时间:2020-12-08
浏览次数:1014

本月2号,我国的嫦娥五号探测器在月球表面成功「挖土」,这将是时隔44年后,人类再次将月球岩石运回地球。航空航天听起来似乎离我们很遥远,其实不然,哪怕在家里,我们也能做点探索宇宙的小实验。下面这些实验都来自NASA,让我们一起来试试吧。

面粉陨石坑
难度 ⭐

抬头看看天上的月亮,上面有很多陨石砸出的大坑,但坑边还有一些长长的射线,坑我们不难理解,但那些线是怎么回事?

首先准备一个大铁盘,如果有蛋糕烘焙的烤盘最好,如果没有塑料盘也可以,切记不要用易碎的盘子,我们要用这个盘子来做基底,模拟一下月球的地质环境。先在盘子里撒上一层2-3厘米厚的面粉,充当地壳的组成部分。

接下来在面粉上铺上一层小颗粒的面包屑,用来充当地下的岩石和矿物,注意,这一层不用完全覆盖,地下的环境很复杂,并不是所有的地下都有岩石和矿物。

接下来用棕色的可可粉覆盖在面包屑上面,充当地表。有条件的话用筛网筛一下,让可可粉质地更均匀会更好。如果没有可可粉,也可以选择其他颜色的粉末代替,粉末细一些,效果才会好。

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接下来就是重头戏,给这块地面扔下一颗陨石,看看会发生什么。

陨石撞击地面后,会迅速产生一个巨大的坑,同时,会有大量的地下物质喷射出来,一部分会以为线状表现在陨石坑周围,‍是不是和在月球上看见的有些相似?当然,我们模拟的实验和月球上发生的情况还是有一些差距的,比如空气阻力和重力,都对喷射物的喷射曲线有不小的影响,虽然结果有差异,但整个过程是一样的。

火箭发射
难度 ⭐⭐

接下来,我们要试着做一枚火箭。准备好白纸、铅笔、剪刀、透明胶带,以及一根吸管。

剪下一块长方形的纸片,大约13-15厘米,把纸绕在铅笔上,用胶带固定,用来充当火箭的主体。

接着,在白纸上画出如下图的2块尾翼,剪下来,用胶带固定在火箭的尾部的两侧,为了保持平衡,两块尾翼最好保持平行。

把尾翼上的4块三角形折起来,使它们和火箭呈90度角。

现在火箭已经基本完成了,我们还需要加工一下它的头部。用手把火箭的头部捏成圆锥状,然后用胶带封住,不要让空气逸出。

然后取出铅笔,插入吸管,我们的火箭就完成啦。

玩的时候只需要用嘴对着吸管吹起,火箭就会在推力的作用下发射出去了。切记,玩的时候要注意前方不要有其他人,避免火箭的尖端戳到人受伤。

安全着陆机
难度 ⭐⭐

既然能升空了,自然也需要降落,接下来,我们就来做一个适合在大气层内安全降落的着陆机。首先,我们需要用一张白纸绘制下面的图案,图案很简单,只是一些直线,即使存在一些误差,着陆机的效果也不会受到太多影响,为了一会方便操作,不要忘记给各个部位的写上字母。搞定了之后,用剪刀按照下图的提示,把它剪下来。

下一步,把A和B两片扇叶分别沿着实线向2个不同的方向折叠,组成着陆机的螺旋桨。

X,Y两块向内折,Z向上折叠,固定住X,Y两部分,组成着陆机的机身。这一步的目的是让机身的重心偏下,这能让它降落的更稳定。

OK,现在着陆机已经制作完毕,下一步就是验证它的安全性了。

站起身子,把着陆机举过头顶,松手,它就会打着转儿,垂直的缓缓落地。

这种飞行方式会使降落的速度显著降低,为了方便比较,我们还可以拿一张没有折叠过的白纸做一下对比实验。

黏土活火山
难度 ⭐⭐⭐

和几十年前其他国家不同,嫦娥五号在月球上着陆的区域土壤更加年轻,还会使用钻机提取不同深度的土壤,这么做的目的之一是为了探索确认10到20亿年前,月球是否仍处于活火山状态。下面,我们就要来做一个模拟火山。这次我们要用到一次性纸杯、小苏打、白醋、一块硬纸板和黏土。

首先把一次性纸杯上面的部分剪掉,只留下底下2厘米左右的底儿,把它粘在硬纸板的正中间,然后在硬纸板上写上东南西北四个方向。这就是我们的「火山口」啦。

接着,在纸杯里倒一勺小苏打,然后缓慢的倒入白醋,让两者的混合物产生泡沫的「熔岩」,流出杯子,用来模拟一次火山的喷发过程。

然后,用彩色铅笔描下「熔岩」的范围,用纸巾擦干净泡沫和液体后,用黏土在「熔岩」的范围内薄薄的盖上一层,再在纸上记录下这次喷发的区域。

接下来,重复上面的过程3-5次,每一次喷发都用一种不同颜色的黏土来代表「熔岩」,不要忘了在纸上也记录下这些区域。

「喷发」结束后,就要开始研究了,找一根吸管,在「熔岩」的区域扎到底,拧紧吸管拔出来,我们就得到了一个区域的土壤样本。多次取样后,我们就可以通过对比的方式研究出火山的岩石层是怎么形成的了。

航天器模拟
难度 ⭐⭐⭐⭐

在太空中,几乎没有任何摩擦,为了模拟低摩擦力下航天器的工作环境,NASA通常选择一种在低摩擦力环境中使用的特殊气垫船。这次,我们要来做一个简易版的气垫船,要用到废弃光盘、热熔胶、剪刀、气球,以及一只塑料水瓶。

制作非常简单,把水瓶的瓶口剪掉,用强力胶粘在光盘孔的正上方,一定要粘牢四周,不要留任何空隙。

把气球吹饱气,捏住吹气口,把吹气口套在水瓶口,这个过程中要捏住,不要让气球中的气体跑出来。

固定好气球好,把光盘盘面向下,放在一个光滑的表面上,然后松手。看着气垫船跑起来吧。气球中的气体在向外喷射时,会在各种力的作用下,最终给整个系统一个前进的推力。
(文中图片素材来源自推特与网络,仅供学习交流使用)


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