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“太空探索，永無止境。同學們好！”昨天16時01分，“天宮課堂”第三課在中國空間站開講，新晉“太空教師”陳冬、劉洋、蔡旭哲為廣大青少年帶來了一堂精彩的太空科普課，這是中國航天員首次在問天實驗艙內進行授課。

10月12日，在中科院空間應用工程與技術中心地面主課堂，學生收看“天宮課堂”第三課。 新華社發

(資料圖)

10月12日，在云南省大理新世紀中學，收看“天宮課堂”第三課的學生介紹地面種植的擬南芥生長情況。 新華社發

楊利偉通過天地對比實驗和展廳多維度體驗等方式，帶領青少年感受天地大不同。本報記者 程功攝

輕松用2米長管喝飲料

本次“天宮課堂”是神十四乘組第一次變身“太空教師”，也是中國空間站問天實驗艙首次成為“太空教室”。昨天16時01分，三位“太空教師”依次“飛”到鏡頭前站定。陳冬、劉洋先帶領大家在問天實驗艙“逛”了一圈，介紹了艙內的工作生活場景，蔡旭哲則擔任本次授課的“攝像師”。

地面主課堂也進行了“升級”。本次授課的地面主課堂設在中國科學院空間應用工程與技術中心有效載荷運行管理中心，這里可謂是中國空間站的“太空實驗大管家”——平時，科研人員就是在這里遠程管理空間站科學實驗項目。昨天，56名中小學生來到主課堂。問天實驗艙搭載的生物技術實驗柜、高微重力實驗柜等科學設備的實時監控數據，就在中心大屏幕上跳動著。

空間站能夠提供長期的微重力環境，在微重力環境下，很多被掩蓋的物質規律得以顯現。在太空，毛細現象有了明顯變化，在地面由于重力作用，細玻璃管插入液體后，液面爬升到一定高度就會達到平衡。而陳冬手中的玻璃管則迅速將液體吸入，液面快速爬升至管頂。

加入了金屬小球的水球竟然變“懶”了。劉洋快速按動注射器“吹”向水球，其表面出現了明顯的波動，但向水球里放入一顆空心小鋼球后，用同樣的“吹”力，水球表面出現的波動明顯變小。

在太空中，扳手也變得調皮起來。陳冬將T字形扳手旋轉起來，扳手竟會一邊旋轉一邊“翻身”，一會兒頭朝上，一會兒頭朝下。這是前蘇聯航天員賈尼別科夫在空間站中偶然發現的，也被稱為“網球拍效應”，與扳手的旋轉方式、質量分布有關。

“這些現象，我們在地面上是很難觀察到的，只有到太空中才能穩定開展實驗。”中科院空間應用中心應用發展中心主任張偉說。

課堂上，劉洋使用一條長達2米的飲水管，輕松吸吮幾下就喝到了芒果汁。而在地面上，由于受到重力影響和人體肺活量的限制，要想這樣喝水大概率行不通。

“太空水稻”進入種子成熟期

問天實驗艙里一片生機勃勃。前不久的中秋節，蔡旭哲種出的“太空生菜”已經被作為他們節日的“加餐”。眼下，擬南芥、水稻植株也都在生命生態實驗柜中茁壯生長著。

神十四乘組共種植了6株開花期不同的擬南芥，其中有兩株擬南芥已經開花。在“天宮課堂”上，孩子們得以一窺科學手套箱的剪株操作：陳冬使用科學手套箱，用剪刀將開花的擬南芥植株剪下，放入凍存管，一份植物樣品采集就完成了。樣品將被放入零下80攝氏度的存儲區，未來將帶回地球，供科學家開展研究。

“太空水稻”長勢也相當不錯。經過70多天的生長，水稻植株正在從灌漿期進入種子成熟期。在太空種水稻，其實驗目標之一便是完成水稻在太空“從種子到種子”全生命周期的培養研究，為進一步解析空間微重力對水稻生長發育的影響，以及利用水稻進行空間糧食生產提供實驗證據。

7月28日，擬南芥種子和水稻種子的實驗單元，由航天員安裝至問天實驗艙的生命生態柜通用生物培養模塊中，次日完成了在軌第一次營養液加注。經過54天的生長，水稻順利抽穗開花，目前正從灌漿期進入種子成熟期。航天員已采集了部分水稻樣品在軌冷凍保存，未來將隨航天員返回地面進行科學分析。采集后的水稻植株成功長出了再生稻，并開始拔節孕穗。問天實驗艙植物培養實驗科研人員表示，再生稻為充分利用培養空間和條件，進行高效作物生產提供了新的思路和技術途徑。

科學家期望通過研究在完全封閉太空條件下培養或栽培植物，探索作物在太空環境中高效生產所需要的條件因素和技術途徑，篩選和創建適合太空生產的農作物新品種，從而建立以植物為基礎的空間生物再生生命支持系統，最終實現人類長期太空探索的目標。

“非常期待在空間站收獲我們自己種植的糧食。說不定在不久的將來，在月球，甚至在火星，我們都能實現袁隆平院士的‘禾下乘涼夢’。”陳冬說。

“天宮課堂”課程不斷升級

看似短短幾十分鐘的“天宮課堂”授課，背后卻傾注了眾多專家的心血。課程設計都有哪些人員參與？航天專家、高校教師、科研人員自然少不了，此外，中小學教師也是必不可少的一環。作為主要面向青少年受眾的課堂，中小學老師能較為準確地把握青少年的認知水平、接受能力，并為航天員提供一些教學技巧。而專家在地面上對太空現象開展的推演是否準確，則需要航天員在太空中實際驗證。

張偉表示，相比于此前的太空授課，本次課程引入了真正的科學實驗過程，將太空中正在開展的植物實驗對孩子們進行了直觀展示。未來，夢天實驗艙發射入軌后，“天宮課堂”的實驗內容將更加豐富。

“太空教室”變大了，航天員的活動區域更寬敞，拍攝機位以及相關設備也相應增多。空間站信號的回傳，離不開“天鏈”中繼衛星系統。在約50分鐘的授課中，“天鏈一號”03星和“天鏈二號”01星表現穩定。飛控團隊首次采取雙中繼衛星分別跟蹤的方式，對問天實驗艙和天和核心艙實行兩艙切換跟蹤，確保圖像話音穩定回傳，保障整個直播的流暢進行。

“實現‘太空授課’的一個難點，便是需要對空間站進行長時間持續測控。而受地球曲率影響，傳統測控站點很難獨立達到這一要求。”北京空間信息傳輸中心總工程師單長勝說，“天鏈”中繼衛星系統覆蓋范圍廣、傳輸速率高，能為空間站組合體提供天基測控與數據中繼服務，搭建起天地往返的“信息天路”。

把吸管從二樓伸到一樓

天地對比實驗點燃中學生科學夢想

本報訊（記者 牛偉坤）“剛剛，航天員在空間站輕松地喝到了兩米吸管中的液體，那我們在地面上用同樣長度的吸管喝起來是不是也一樣輕松呢？”昨天下午，“天宮課堂”第三次太空授課剛結束，北京錢學森中學實驗室里，該校副校長、物理老師楊麗鈞就為初中學生上起了輔導課。

“我來！”學生劉梓宸一馬當先。只見他將飲料瓶放在實驗桌上，將吸管一頭插進瓶中，站上方凳用手抻著長管，深呼吸了幾下，將吸管另一頭含進口中，猛吸一口。“喝到了！也很輕松呀！”本來以為會與太空實驗有什么不同的學生們有些困惑。楊麗鈞笑而不語，賣了個關子，“我這邊還準備了一根更長的吸管，吸管的另一頭放在了一樓，有沒有人有勇氣嘗試一下？”“啊，這里可是二樓呀！”“會不會很難喝到？”學生們竊竊私語起來。學生吳金航站了起來，走到窗前迎接挑戰。“加油！加油！”隨著時間一秒秒過去，憋足了勁兒的吳金航臉微微發紅，楊麗鈞不停將頭探出窗外，通報著管內液體的最新高度。“樓下的老師說，吸管里的飲料已經開始上升了！”“加油，吸管里的飲料已經快到窗邊了！”這時，實驗室里的加油聲也熱烈起來。幾分鐘后，已有些微喘的吳金航終于喝到了甜甜的紅茶飲料。“老師，這次可太不輕松了！”

待實驗室里的掌聲平息下來，楊麗鈞為學生揭秘：“我們身處重力環境，第一個實驗中，空氣中的大氣壓幫助了我們，讓我們比較輕松地喝到了兩米吸管中的水。”看著學生頻頻點頭，她繼續發問，為什么大氣壓在第二個實驗中“失靈”了呢？她接著解釋道，“隨著吸管變長，進入管內的水柱越高，形成的水壓越大，為我們喝水造成了阻礙；等長度到了10米以上，管內水壓已和大氣壓差不多大，大氣壓已無法幫忙，我們再怎么努力也無法喝到管內的飲料。”學生們若有所思，楊麗鈞卻并不著急。“你們剛剛踏入物理學習的大門，未來還有很多類似有趣的現象，等待著你們去探索背后的原理。”

輔導課結束，學生石翔宇意猶未盡。“從事與航天相關的工作，是我一直以來的夢想。今天的天宮授課和地面對比實驗，讓我學習物理的興趣更濃了，更堅定了我內心的志向。”

除了“趣味飲水”的對比實驗，楊麗鈞還帶領學校物理組的老師們準備了毛細現象實驗。“從看到天宮課表我們就開始備課了，希望孩子們能在動手的過程中萌發科學探索欲望。”

標簽： 中國空間站 太空授課 工程與技術