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《加油!向未來》空間科學實驗徵集方案展示(二)

CCTV節目官網-CCTV-1 加油!向未來第三季 來源:央視網2018年08月30日 17:38 A-A+

馬朝華 男 13歲 濮陽經濟技術開發區實驗學校

方案名稱:太空真空空間下自製電磁鐵吸引大頭針實驗

實驗概述:

搭載目的:為了檢驗在太空真空狀態下電磁鐵對含有鐵元素的金屬物質的吸引效果

實際應用目的:外太空垃圾(廢棄衛星或廢棄太空飛船等)的電磁鐵清理

實驗設想:太空真空空間下電磁鐵能夠吸引大量大頭針

實驗裝置:1.電磁鐵(將包有軟油漆的2米長0.26厘米以下的細鐵絲以圖1所示繞在一個長鐵釘上)

2.實驗用滑動變阻器(如圖3)

3.實驗用電池組(帶蓋電池盒和三節三號電池 如圖2所示)

4.實驗用開關(如圖4所示)

5.大頭針(共10枚,放在塑料小盒內)

實驗步驟:1.將裝置以圖5所示連接好

2.打開開關並打開滑動電阻器

3.打開裝大頭針的塑料小盒並將電磁鐵伸入盒中,如果吸引大頭針數量達5顆及以上,則證明在太空真空狀態下電磁鐵吸引有鐵元素組成的物質(大頭針)效果良好,可以用於外太空垃圾的清理。

申琪 女 13歲 北京一零一中學

方案名稱:衛星對地球閃電的探測

實驗概述:

搭載背景:我國的風雲四號衛星搭載有我國自主研發的專業的閃電探測器,它是採用對地球拍照的方法,由探測器檢測圖片上的閃電來監測和分析雷電的。我是採用微型攝像頭加閃電信號處理器的方法,設計一種簡易的衛星閃電探測裝置,能對地球上的閃電進行計數。

搭載的意義:通過衛星測量地球閃電項目,增強人們對天氣更多了解,認識雷電危害,採取積極防雷避雷的措施。衛星特別是氣象衛星跟我們的日常生活聯絡日益緊密,能促使更多的人關心祖國的航天事業。

設計思路:經常看中央電視臺氣象預報,看到氣象衛星拍到的衛星雲圖,氣象專家根據雲圖,能準確的預測各地的天氣,包括晴、多雲、陰、有雨、雷電都能預報。通過查閱資料,學習了衛星探測閃電的原理和不同的方法,經過比較,選擇一種簡單、容易實現的方式。即用微型攝像頭,將閃電信號和背景信號經過窄帶干涉濾光片,成像到高速CCD焦平面上,CCD把光信號轉化為電信號,再通過模數A/D轉換電路,轉換成數字信號。此電信號超過一定的閥值,就認為探測到閃電信號。衛星把該閃電信號經過無線電發射出來,地面接收器接收到該閃電信號並計數。

數據分析:根據地面上接收的信號和計數,同時和國家氣象衛星的雲圖進行分析比較。判斷信號的準確性。因為小衛星的觀察範圍和運動範圍的局限性,閃電信號計數不會比我國的氣象衛星多。

范睿捷 男 13歲 雲南省昭通市昭陽區區一中 

方案名稱:水由氣壓變化的氣化情況

實驗概述:

實驗目的:探究水在不同氣壓下的氣化情況,以及氣化後産生的能量。

實驗方法及步驟:

 (1)實驗材料:一個半徑2cm高5cm的圓柱型的容器,容積約為60ml,可承受巨大壓力,封閉,留有兩個孔

導管若干,可承受壓力;一個轉化器,結構可在 原理圖.jpg 中看到;一個小風扇,半徑2cm,堅硬,兩邊可連接導管,功率大約5W;兩個電磁繼電器(5V)

一個發光二極管(綠色),一個發光二極管(紅色);導線若干;9V電源;兩個激光發射器,一個2W;一個細鐵絲網,邊長4cm;一個匝閥,用電控制

 (2)實驗步驟:

 1、連接好裝置,確保能夠承受壓力且密封(發射衛星前準備好)。

 2、將電壓錶、電流錶以及統計模塊讀數歸零,以便得到準確的數據。

 3、打開匝閥,記錄數據。

 4、十分鐘後關閉匝閥,統計並計算數據。                                                                            

實驗設想:當匝閥打開時,本處於常壓狀態下的清水壓力驟減,使得清水瞬間氣化,産生強大的壓力,促使水蒸氣從導管處涌出,推動風扇旋轉,風扇産生電流使匝閥關閉,激光發射器發射出激光,同時,因水瞬間氣化導致水的內能急劇減小,氣化的水結為冰渣,被細鐵絲網攔住。此時,激光已開始加熱細鐵絲網,結為冰渣的水被加熱重新氣化,風扇開始往反方向轉動,使得水蒸氣重新返回容器中,因剛才水氣化時內能的減小,容器壁溫度極低,水蒸氣遇冷凝結成水珠,容器重新裝滿(理想狀態),水位傳感器感知後使匝閥重新打開,水又重新氣化,重復不停。

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