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《加油!向未来》空间科学实验征集方案展示(二)

CCTV节目官网-CCTV-1 加油!向未来第三季 来源:央视网2018年08月30日 17:38 A-A+

马朝华 男 13岁 濮阳经济技术开发区实验学校

方案名称:太空真空空间下自制电磁铁吸引大头针实验

实验概述:

搭载目的:为了检验在太空真空状态下电磁铁对含有铁元素的金属物质的吸引效果

实际应用目的:外太空垃圾(废弃卫星或废弃太空飞船等)的电磁铁清理

实验设想:太空真空空间下电磁铁能够吸引大量大头针

实验装置:1.电磁铁(将包有软油漆的2米长0.26厘米以下的细铁丝以图1所示绕在一个长铁钉上)

2.实验用滑动变阻器(如图3)

3.实验用电池组(带盖电池盒和三节三号电池 如图2所示)

4.实验用开关(如图4所示)

5.大头针(共10枚,放在塑料小盒内)

实验步骤:1.将装置以图5所示连接好

2.打开开关并打开滑动电阻器

3.打开装大头针的塑料小盒并将电磁铁伸入盒中,如果吸引大头针数量达5颗及以上,则证明在太空真空状态下电磁铁吸引有铁元素组成的物质(大头针)效果良好,可以用于外太空垃圾的清理。

申琪 女 13岁 北京一零一中学

方案名称:卫星对地球闪电的探测

实验概述:

搭载背景:我国的风云四号卫星搭载有我国自主研发的专业的闪电探测器,它是采用对地球拍照的方法,由探测器检测图片上的闪电来监测和分析雷电的。我是采用微型摄像头加闪电信号处理器的方法,设计一种简易的卫星闪电探测装置,能对地球上的闪电进行计数。

搭载的意义:通过卫星测量地球闪电项目,增强人们对天气更多了解,认识雷电危害,采取积极防雷避雷的措施。卫星特别是气象卫星跟我们的日常生活联系日益紧密,能促使更多的人关心祖国的航天事业。

设计思路:经常看中央电视台气象预报,看到气象卫星拍到的卫星云图,气象专家根据云图,能准确的预测各地的天气,包括晴、多云、阴、有雨、雷电都能预报。通过查阅资料,学习了卫星探测闪电的原理和不同的方法,经过比较,选择一种简单、容易实现的方式。即用微型摄像头,将闪电信号和背景信号经过窄带干涉滤光片,成像到高速CCD焦平面上,CCD把光信号转化为电信号,再通过模数A/D转换电路,转换成数字信号。此电信号超过一定的阀值,就认为探测到闪电信号。卫星把该闪电信号经过无线电发射出来,地面接收器接收到该闪电信号并计数。

数据分析:根据地面上接收的信号和计数,同时和国家气象卫星的云图进行分析比较。判断信号的准确性。因为小卫星的观察范围和运动范围的局限性,闪电信号计数不会比我国的气象卫星多。

范睿捷 男 13岁 云南省昭通市昭阳区区一中 

方案名称:水由气压变化的气化情况

实验概述:

实验目的:探究水在不同气压下的气化情况,以及气化后产生的能量。

实验方法及步骤:

 (1)实验材料:一个半径2cm高5cm的圆柱型的容器,容积约为60ml,可承受巨大压力,封闭,留有两个孔

导管若干,可承受压力;一个转化器,结构可在 原理图.jpg 中看到;一个小风扇,半径2cm,坚硬,两边可连接导管,功率大约5W;两个电磁继电器(5V)

一个发光二极管(绿色),一个发光二极管(红色);导线若干;9V电源;两个激光发射器,一个2W;一个细铁丝网,边长4cm;一个匝阀,用电控制

 (2)实验步骤:

 1、连接好装置,确保能够承受压力且密封(发射卫星前准备好)。

 2、将电压表、电流表以及统计模块读数归零,以便得到准确的数据。

 3、打开匝阀,记录数据。

 4、十分钟后关闭匝阀,统计并计算数据。                                                                            

实验设想:当匝阀打开时,本处于常压状态下的清水压力骤减,使得清水瞬间气化,产生强大的压力,促使水蒸气从导管处涌出,推动风扇旋转,风扇产生电流使匝阀关闭,激光发射器发射出激光,同时,因水瞬间气化导致水的内能急剧减小,气化的水结为冰渣,被细铁丝网拦住。此时,激光已开始加热细铁丝网,结为冰渣的水被加热重新气化,风扇开始往反方向转动,使得水蒸气重新返回容器中,因刚才水气化时内能的减小,容器壁温度极低,水蒸气遇冷凝结成水珠,容器重新装满(理想状态),水位传感器感知后使匝阀重新打开,水又重新气化,重复不停。







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