學(xué)生在北京中國科技館觀看王亞平（右）展示如何在太空中飲用再生水

12月9日15時40分，“天宮課堂”第一課正式開講，時隔8年之后，中國航天員再次進(jìn)行太空授課?！疤战處煛钡灾緞偂⑼鮼喥?、葉光富在中國空間站為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課，這是中國空間站首次太空授課活動。

在約60分鐘的授課中，神舟十三號飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富生動介紹展示了空間站工作生活場景，演示了微重力環(huán)境下細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)、人體運(yùn)動、液體表面張力等神奇現(xiàn)象，并講解了實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理。授課期間，航天員通過視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時互動交流。此次太空授課活動進(jìn)行了全程現(xiàn)場直播，在中國科技館設(shè)地面主課堂，在廣西南寧、四川汶川、香港、澳門分設(shè)4個地面分課堂，共1420名中小學(xué)生代表參加現(xiàn)場活動。

“太空教師”講了啥？

微重力環(huán)境下演示細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)等

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，北京時間2021年12月9日15時40分，天宮課堂第一課正式開講。太空教師翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課，這是中國空間站首次太空授課活動。

在約60分鐘的授課中，神舟十三號飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富生動介紹展示了空間站工作生活場景，演示了微重力環(huán)境下細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)、人體運(yùn)動、液體表面張力等神奇現(xiàn)象，并講解了實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理。授課期間，航天員通過視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時互動交流。

此次太空授課活動進(jìn)行了全程現(xiàn)場直播，在中國科技館設(shè)地面主課堂，在廣西南寧、四川汶川、香港、澳門分設(shè)4個地面分課堂，共1420名中小學(xué)生代表參加現(xiàn)場活動。

授課活動由中國載人航天工程辦公室聯(lián)合教育部、科技部、中國科協(xié)、中央廣播電視總臺共同主辦，中國科技館及載人航天工程相關(guān)參研參試單位提供支持。后續(xù)，“天宮課堂”將持續(xù)開展太空授課活動，積極傳播載人航天知識和文化，持續(xù)開展形式多樣、內(nèi)容豐富的航天科普教育。

直播畫面如何傳回？

高速數(shù)傳終端在太空授課中“擔(dān)重任”

據(jù)悉，中國空間站首次太空授課活動面向全球進(jìn)行直播。直播對于網(wǎng)友而言并不陌生，但由中國航天員擔(dān)任“太空教師”的太空直播間是如何將內(nèi)容從空間站傳回地球的呢？

公開資料顯示，該技術(shù)離不開中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所智慧的力量——中繼衛(wèi)星天鏈一號03星高速數(shù)傳終端。天鏈系列衛(wèi)星主要用于為飛船、空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、空間站等載人航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測控服務(wù)，為中低軌道遙感、測繪、氣象等衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼和測控服務(wù)，為航天器發(fā)射提供測控支持。

高速數(shù)傳終端在本次太空授課中，承擔(dān)著將空間站通過天鏈一號03星轉(zhuǎn)發(fā)的下行的寬帶視頻信號進(jìn)行解調(diào)譯碼，并實(shí)時分發(fā)給中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的重要作用，共有4臺高速數(shù)傳終端參與此次任務(wù)，在整個任務(wù)期間，高速數(shù)傳終端工作穩(wěn)定，可靠地保障了此次太空授課任務(wù)的順利實(shí)施。

據(jù)了解，從2016年通過天鏈一號高速數(shù)傳與神舟十一號航天員通話，到此次通過天鏈二號高速數(shù)傳與神舟十二號航天員通話，再到如今“天宮課堂”全球直播，都有中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所的身影。

“天宮課堂”有何意義？

實(shí)現(xiàn)中國空間站授課“零突破”

其實(shí)，這不是第一次中國航天員在太空授課。2013年6月20日航天員王亞平在聶海勝、張曉光協(xié)助下進(jìn)行首次太空講授陀螺運(yùn)動演示。在兩位師兄的幫助下，王亞平在失重狀態(tài)下完成了5個基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)：質(zhì)量測量、單擺運(yùn)動、陀螺運(yùn)動、水膜和水球。航天員演示的奇妙物理現(xiàn)象在無數(shù)孩子的心底播下了一顆有關(guān)星辰大海的種子。

對于太空授課活動，航空航天專家宋忠平評論稱，此次授課意義重大，實(shí)現(xiàn)了中國空間站授課零的突破，“這次的課程叫做‘天宮課堂’課，這預(yù)示著我們的‘天宮課堂’將成為系列課程，是太空授課常態(tài)化的開始。”

他還表示，從直播中可以看到，各地的青少年興趣盎然，提問踴躍，這側(cè)面說明太空授課非常成功，對于中國面向青少年的太空科普作用巨大。另外，中國的“天宮課堂”面向全球直播，不但會帶動中國的青少年踴躍學(xué)習(xí)、探索航空航天知識，同時有益于帶動全球青少年對太空的向往?！熬拖裢鮼喥皆谑谡n中提到的，青少年學(xué)生朋友是祖國的花朵、中國航天事業(yè)的未來，甚至于人類航天事業(yè)的未來，正是在青少年身上。”

對于太空授課的難點(diǎn)，宋忠平認(rèn)為是空間站等平臺的搭建。他表示：“實(shí)際上，太空通訊、直播等技術(shù)性難題，對于已經(jīng)解決了繞月飛行、火星車落火等難題的中國而言，不是什么難事。而空間站授課的最大瓶頸，其實(shí)正是空間站本身的建造建設(shè)。對比國際空間站壽命即將到期，中國的空間站未來一段時間里可能會是人類唯一的空間站，這本身就足以證明中國的實(shí)力和對全人類做出的貢獻(xiàn)?！?/p>

課堂互動

泡騰片與水球相遇會發(fā)生什么變化？

聽課學(xué)生與“太空教師”同步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

在地球上，泡騰片遇到水之后會產(chǎn)生很多氣泡，那么在太空，泡騰片與水球相遇會發(fā)生什么變化？在“天宮課堂”上，太空教師王亞平做了這樣一個實(shí)驗(yàn)。只見泡騰片在水球里不斷冒泡，但在失重環(huán)境下，氣泡雖然不斷產(chǎn)生，但并沒有離開水球。而隨著氣泡不斷增多，水球逐漸變成了一個充滿歡樂的氣泡球。

北京青年報(bào)記者注意到，在國內(nèi)觀看課程直播的眾多學(xué)生，和在太空中的王亞平同步進(jìn)行著泡騰片入水實(shí)驗(yàn)。“天地”實(shí)驗(yàn)的差異，讓學(xué)生更加形象地觀察到物理規(guī)律的異同。

此外，在昨天進(jìn)行的“天宮課堂”中，王亞平在翟志剛、葉光富的輔助下，拿出了一朵和女兒一起完成的折紙花向大家演示了水膜試驗(yàn)。隨后，這朵花在太空中綻放。

資料顯示，失重環(huán)境會導(dǎo)致人體的血液分布和地面不同，下肢的血液會上涌，進(jìn)而影響人體的健康，如何減輕失重對身體的影響？“天宮課堂”上，太空教師翟志剛展示了航天員的秘密武器。

翟志剛在直播里展示稱：“同學(xué)們，失重對我們的心血管有影響，對我們的骨骼有影響，對我們的肌肉有影響。為了防護(hù)失重導(dǎo)致我們肌肉萎縮，在我們空間站里，除了有跑臺、自行車、拉力器以外，還有一件秘密武器。”

他指向充當(dāng)“模特”的葉光富解釋稱：“葉老師穿的這身衣服從外表上看沒有什么區(qū)別，但胸部拉帶的兩個調(diào)節(jié)環(huán)，可用來調(diào)節(jié)胸部彈力拉帶的松緊。通過這些拉帶把人體給束縛緊，使肌肉可以長時間保持一定的張力，就可以有效預(yù)防失重帶給我們的肌肉萎縮，這套衣服的名字就叫企鵝服?！?/p>

第三位太空教師葉光富在“天宮課堂”里展示了太空中細(xì)胞的神奇變化。葉光富在講授中展示了心肌細(xì)胞在熒光顯微鏡下觀察到的畫面?！巴瑢W(xué)們有沒有看到有一閃一閃的熒光，知道這是為什么嗎？其實(shí)這是細(xì)胞自身生物電的一種反應(yīng)，因?yàn)檫@些細(xì)胞是活的，我們是利用生物電激發(fā)熒光這么一個特殊的手段才能看到這樣一種畫面?！?/p>

專家訪談

太空授課內(nèi)容選擇有講究

教具重量體積“精打細(xì)算”

“天宮課堂”第一課順利開講，這是中國空間站首次太空授課直播，那么這一課有何特別之處？國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會副主席楊宇光日前接受媒體采訪時對此進(jìn)行了解讀。

太空授課中航天員與地面工作人員分別需要做哪些準(zhǔn)備？楊宇光表示，太空授課需要精細(xì)準(zhǔn)備。從工程技術(shù)方面來講，最大挑戰(zhàn)是通暢的通信鏈路，要保障視頻清晰不卡頓，需要“天鏈”中繼衛(wèi)星、空間站、地面測控站密切配合。

另外，太空授課用的輔助教具需要通過天舟貨運(yùn)飛船或隨神舟飛船乘組送上空間站。盡管天舟飛船能搭載6噸多的物資，但大多數(shù)是航天員生活所需消耗品、科研用品等，留給教具的空間不多，這就需要精打細(xì)算。教具重量、體積都有限制，需經(jīng)特殊設(shè)計(jì)和考慮。教具在運(yùn)送過程中，還會經(jīng)歷超重和劇烈振動的惡劣環(huán)境，因此要事先對教具進(jìn)行振動實(shí)驗(yàn)等考核。

楊宇光稱，在課程遴選方面，天地之間有差別的現(xiàn)象更適合作為授課內(nèi)容，比如微重力條件下的物理、化學(xué)現(xiàn)象等。他表示，航天員在空間站進(jìn)行的研究包括科學(xué)研究和工程研究兩大類。前者是對自然現(xiàn)象進(jìn)行研究，如微重力條件下的流體流動、物體燃燒等物理化學(xué)現(xiàn)象，后者包括工程實(shí)踐，如水凈化系統(tǒng)、尿處理系統(tǒng)等。

楊宇光表示，未來航天科普教育活動可以從廣度和深度兩個方向發(fā)展。一是教學(xué)內(nèi)容范圍更廣泛，不僅限于微重力條件下的物理化學(xué)現(xiàn)象，也可以介紹太空科學(xué)研究和工程研究；二是可以開展更多有深度、有影響力的活動，中國已經(jīng)有學(xué)生制作的立方星，隨著航天發(fā)射任務(wù)搭載進(jìn)入太空，未來也可以有學(xué)生設(shè)計(jì)的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入太空，比如美國的航天飛機(jī)曾搭載中國學(xué)生設(shè)計(jì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目飛天，其中一個實(shí)驗(yàn)是研究草履蟲在失重環(huán)境下的生長繁殖。（本版文/北京青年報(bào)記者 李巖 部分綜合中新社　統(tǒng)籌/劉曉雪　供圖/新華社）

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