昨日(12月9日)，“天宮課堂”第一課開講，神舟十三號(hào)乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站核心艙內(nèi)進(jìn)行太空授課。航天員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(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。

在空間站做實(shí)驗(yàn)和在陸地上做實(shí)驗(yàn)有什么區(qū)別?此次太空授課與2013年6月的太空授課有何不同?新京報(bào)記者對(duì)話著名航天學(xué)者黃志澄，詳解“天宮課堂”。

空間站存在地面難以模擬的長期失重環(huán)境

新京報(bào)：在空間站做實(shí)驗(yàn)和在陸地上做實(shí)驗(yàn)有什么不同?

黃志澄：眾所周知，在太空飛行的載人航天器內(nèi)與地面有天壤之別，最顯著的特點(diǎn)是存在地面難以模擬的長期失重環(huán)境。在失重環(huán)境中，液體中密度不同的成分不會(huì)發(fā)生沉淀和對(duì)流，水和蠟燭燃燒都會(huì)呈球狀。

利用失重環(huán)境，可以開展許多太空科學(xué)研究，對(duì)人類社會(huì)發(fā)展將有重要的促進(jìn)作用。例如在失重環(huán)境中，混合物可以均勻地混合，由此能制成地面上不能得到的特種合金，也能制成新的泡沫金屬。

同時(shí)，失重環(huán)境可使熔化了的金屬呈絕對(duì)球形，冷卻后可以形成理想的滾珠。在太空生產(chǎn)的半導(dǎo)體和蛋白質(zhì)晶體都比在地面生產(chǎn)的純度更高、更加均勻、沒有缺陷。比如，在電子技術(shù)領(lǐng)域，我們就可以利用空間站的特殊環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，日后肯定會(huì)有所突破。

新京報(bào)：一般來講，在空間站可以開展哪些研究?

黃志澄：“國際空間站”的空間應(yīng)用項(xiàng)目主要包括醫(yī)學(xué)與生物學(xué)研究、生物工程、空間技術(shù)、材料科學(xué)、教育活動(dòng)、地球物理學(xué)及對(duì)地觀測等7個(gè)方面的科技研究性應(yīng)用。

由此可見，太空教育已成為載人航天的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是連接青少年學(xué)生與載人航天事業(yè)的最好橋梁，也受到越來越多國家的重視。太空教育有多種形式，在太空授課是最典型、最直接的一種方式，可以稱得上是“世界上最高的課堂”。因?yàn)檫@種授課形式特殊，也對(duì)培養(yǎng)青少年探索太空的興趣產(chǎn)生了積極影響。

視頻回傳更流暢授課內(nèi)容更加豐富

新京報(bào)：這次太空授課與2013年6月的太空授課有什么不同?

黃志澄：2013年6月20日，神舟十號(hào)航天員王亞平在天宮一號(hào)內(nèi)通過電視直播的形式進(jìn)行了約50分鐘的太空授課。那是中國第一次、世界第二次太空授課。世界第一次太空授課，是美國女航天員巴巴拉·摩根于2007年在“國際空間站”上開展的。

那次，王亞平進(jìn)行了質(zhì)量測量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺、水膜和水球共5項(xiàng)太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)，展示了失重環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)特性、液體表面張力特性等特殊物理現(xiàn)象。

此次太空授課，“天宮”空間站核心艙比天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器要大許多，也更現(xiàn)代化，所以可以更方便、更精彩地演示太空實(shí)驗(yàn)和太空生活等。同時(shí)，我國測控通信系統(tǒng)的性能有了很大提高，依靠天鏈一號(hào)中繼衛(wèi)星星座提供的寬帶，可以把太空授課的高清視頻更流暢地傳回地面。此外，在授課內(nèi)容方面，這次不僅有物理實(shí)驗(yàn)，還有生物實(shí)驗(yàn)，可使青少年更加開闊眼界。

新京報(bào)：除了中國以外，其他國家在太空授課方面做得怎么樣?

黃志澄：全球已利用載人航天器中的失重環(huán)境進(jìn)行過許多有趣的太空實(shí)驗(yàn)，其中不少是青少年參與實(shí)施的。這些實(shí)驗(yàn)有多種形式，例如學(xué)生在指導(dǎo)下提出實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2012年，美國“龍”飛船把全美多所高校學(xué)生參與的23項(xiàng)研究運(yùn)送到太空，后又帶回地面。這些學(xué)生的研究項(xiàng)目是“學(xué)生航天飛行實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”的一部分，該計(jì)劃給學(xué)生提供機(jī)會(huì)，涉及微重力下物理、化學(xué)和生物學(xué)方面的研究項(xiàng)目。

中國5項(xiàng)實(shí)驗(yàn)提案曾登上美國航天飛機(jī)

新京報(bào)：此次“天宮課堂”還發(fā)起了征集活動(dòng)，向廣大青少年征集提案，此前我們有提案實(shí)驗(yàn)上過天嗎?

黃志澄：1983年，美國航天飛機(jī)第四次飛行時(shí)，美國宇航局啟動(dòng)了“搭載罐”計(jì)劃，即利用航天飛機(jī)搭載其他國家或地區(qū)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中包括各國青少年學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。1986年初，“第一屆中國青少年航天飛機(jī)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”開始，至1994年，兩屆活動(dòng)產(chǎn)生了5個(gè)方案上了美國的航天飛機(jī)。

方案包括用膠粘法控制航天飛機(jī)艙內(nèi)垃圾;液態(tài)混合物的凝固;微重力環(huán)境對(duì)草履蟲生長和繁殖的影響;失重環(huán)境中固—液表面間的相互作用;蠶吐絲織繭實(shí)驗(yàn)。

這5項(xiàng)實(shí)驗(yàn)先后登上美國的航天飛機(jī)，前4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，除了草履蟲實(shí)驗(yàn)由于電池工作壽命限制未獲得成功外，其余3個(gè)方案都取得很好的結(jié)果。蠶吐絲織繭實(shí)驗(yàn)，由于哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在返回過程中解體，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)也歸于流產(chǎn)。

新京報(bào)：太空授課對(duì)青少年有什么樣的意義?

黃志澄：中國青少年太空實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不僅鍛煉了青少年的獨(dú)創(chuàng)能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，而且激發(fā)了青少年們熱愛航天事業(yè)、獻(xiàn)身航天事業(yè)的熱情和斗志。例如，上述前4項(xiàng)航天飛機(jī)實(shí)驗(yàn)的提案學(xué)生在中學(xué)畢業(yè)后，都免試進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)，畢業(yè)后有的學(xué)生還加入了中國航天的隊(duì)伍。因此，這項(xiàng)活動(dòng)的意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其本身，為中國航天事業(yè)培養(yǎng)了接班人。

應(yīng)該說明的是，太空授課是我國課堂教學(xué)的一種重要補(bǔ)充，但不能代替學(xué)校里的教育。太空授課建立在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)之上，重力只是影響材料和生物的一個(gè)重要因素，而不是所有因素。因此，應(yīng)該把太空教育融合到日常教育之中。