學(xué)生在北京中國(guó)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(shí)40分，“天宮課堂”第一課正式開(kāi)講，時(shí)隔8年之后，中國(guó)航天員再次進(jìn)行太空授課?！疤战處煛钡灾緞?、王亞平、葉光富在中國(guó)空間站為廣大青少年帶來(lái)了一場(chǎng)精彩的太空科普課，這是中國(guó)空間站首次太空授課活動(dòng)。
在約60分鐘的授課中，神舟十三號(hào)飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富生動(dòng)介紹展示了空間站工作生活場(chǎng)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(dòng)、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(guò)視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時(shí)互動(dòng)交流。此次太空授課活動(dòng)進(jìn)行了全程現(xiàn)場(chǎng)直播，在中國(guó)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(gè)地面分課堂，共1420名中小學(xué)生代表參加現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)。
“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(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間2021年12月9日15時(shí)40分，天宮課堂第一課正式開(kāi)講。太空教師翟志剛、王亞平、葉光富在中國(guó)空間站為廣大青少年帶來(lái)了一場(chǎng)精彩的太空科普課，這是中國(guó)空間站首次太空授課活動(dòng)。
在約60分鐘的授課中，神舟十三號(hào)飛行乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富生動(dòng)介紹展示了空間站工作生活場(chǎng)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(dòng)、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(guò)視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時(shí)互動(dòng)交流。
此次太空授課活動(dòng)進(jìn)行了全程現(xiàn)場(chǎng)直播，在中國(guó)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(gè)地面分課堂，共1420名中小學(xué)生代表參加現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)。
授課活動(dòng)由中國(guó)載人航天工程辦公室聯(lián)合教育部、科技部、中國(guó)科協(xié)、中央廣播電視總臺(tái)共同主辦，中國(guó)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(kāi)展太空授課活動(dòng)，積極傳播載人航天知識(shí)和文化，持續(xù)開(kāi)展形式多樣、內(nèi)容豐富的航天科普教育。
直播畫(huà)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(guó)空間站首次太空授課活動(dòng)面向全球進(jìn)行直播。直播對(duì)于網(wǎng)友而言并不陌生，但由中國(guó)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(kāi)資料顯示，該技術(shù)離不開(kāi)中國(guó)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(hào)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(cè)控服務(wù)，為中低軌道遙感、測(cè)繪、氣象等衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù)，為航天器發(fā)射提供測(cè)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(guò)天鏈一號(hào)03星轉(zhuǎn)發(fā)的下行的寬帶視頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼，并實(shí)時(shí)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(tái)高速數(shù)傳終端參與此次任務(wù)，在整個(gè)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(guò)天鏈一號(hào)高速數(shù)傳與神舟十一號(hào)航天員通話，到此次通過(guò)天鏈二號(hào)高速數(shù)傳與神舟十二號(hào)航天員通話，再到如今“天宮課堂”全球直播，都有中國(guó)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(guó)空間站授課“零突破”
其實(shí)，這不是第一次中國(guó)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(dòng)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(gè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)：質(zhì)量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺運(yùn)動(dòng)、水膜和水球。航天員演示的奇妙物理現(xiàn)象在無(wú)數(shù)孩子的心底播下了一顆有關(guān)星辰大海的種子。
對(duì)于太空授課活動(dòng)，航空航天專家宋忠平評(píng)論稱，此次授課意義重大，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)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(kāi)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(wèn)踴躍，這側(cè)面說(shuō)明太空授課非常成功，對(duì)于中國(guó)面向青少年的太空科普作用巨大。另外，中國(guó)的“天宮課堂”面向全球直播，不但會(huì)帶動(dòng)中國(guó)的青少年踴躍學(xué)習(xí)、探索航空航天知識(shí)，同時(shí)有益于帶動(dòng)全球青少年對(duì)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(guó)的花朵、中國(guó)航天事業(yè)的未來(lái)，甚至于人類航天事業(yè)的未來(lái)，正是在青少年身上?！?/p>
對(duì)于太空授課的難點(diǎn)，宋忠平認(rèn)為是空間站等平臺(tái)的搭建。他表示：“實(shí)際上，太空通訊、直播等技術(shù)性難題，對(duì)于已經(jīng)解決了繞月飛行、火星車落火等難題的中國(guó)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(duì)比國(guó)際空間站壽命即將到期，中國(guó)的空間站未來(lái)一段時(shí)間里可能會(huì)是人類唯一的空間站，這本身就足以證明中國(guó)的實(shí)力和對(duì)全人類做出的貢獻(xiàn)。”
課堂互動(dòng)
泡騰片與水球相遇會(huì)發(fā)生什么變化？
聽(tīng)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(huì)產(chǎn)生很多氣泡，那么在太空，泡騰片與水球相遇會(huì)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(gè)實(shí)驗(yàn)。只見(jiàn)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(méi)有離開(kāi)水球。而隨著氣泡不斷增多，水球逐漸變成了一個(gè)充滿歡樂(lè)的氣泡球。
北京青年報(bào)記者注意到，在國(guó)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)?！疤斓亍睂?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(huì)導(dǎo)致人體的血液分布和地面不同，下肢的血液會(huì)上涌，進(jìn)而影響人體的健康，如何減輕失重對(duì)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(duì)我們的心血管有影響，對(duì)我們的骨骼有影響，對(duì)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(tái)、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(méi)有什么區(qū)別，但胸部拉帶的兩個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)，可用來(lái)調(diào)節(jié)胸部彈力拉帶的松緊。通過(guò)這些拉帶把人體給束縛緊，使肌肉可以長(zhǎng)時(shí)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(huà)面。“同學(xué)們有沒(méi)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(gè)特殊的手段才能看到這樣一種畫(huà)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(kāi)講，這是中國(guó)空間站首次太空授課直播，那么這一課有何特別之處？國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光日前接受媒體采訪時(shí)對(duì)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(lái)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(cè)控站密切配合。
另外，太空授課用的輔助教具需要通過(guò)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(guò)程中，還會(huì)經(jīng)歷超重和劇烈振動(dòng)的惡劣環(huán)境，因此要事先對(duì)教具進(jìn)行振動(dòng)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?jī)纱箢悺Ｇ罢呤菍?duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行研究，如微重力條件下的流體流動(dòng)、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(lái)航天科普教育活動(dòng)可以從廣度和深度兩個(gè)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(kāi)展更多有深度、有影響力的活動(dòng)，中國(guó)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(lái)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(guó)的航天飛機(jī)曾搭載中國(guó)學(xué)生設(shè)計(jì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目飛天，其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)是研究草履蟲(chóng)在失重環(huán)境下的生長(zhǎng)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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