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“太空探索，永無止境。同學(xué)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(shí)驗艙內(nèi)進(jìn)行授課。

10月12日，在中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心地面主課堂，學(xué)生收看“天宮課堂”第三課。 新華社發(fā)

(資料圖)

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

楊利偉通過天地對比實(shí)驗和展廳多維度體驗等方式，帶領(lǐng)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(shí)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(lǐng)大家在問天實(shí)驗艙“逛”了一圈，介紹了艙內(nèi)的工作生活場景，蔡旭哲則擔(dān)任本次授課的“攝像師”。

地面主課堂也進(jìn)行了“升級”。本次授課的地面主課堂設(shè)在中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心有效載荷運(yùn)行管理中心，這里可謂是中國空間站的“太空實(shí)驗大管家”——平時，科研人員就是在這里遠(yuǎn)程管理空間站科學(xué)實(shí)驗項目。昨天，56名中小學(xué)生來到主課堂。問天實(shí)驗艙搭載的生物技術(shù)實(shí)驗柜、高微重力實(shí)驗柜等科學(xué)設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)，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(huán)境，在微重力環(huán)境下，很多被掩蓋的物質(zhì)規(guī)律得以顯現(xiàn)。在太空，毛細(xì)現(xiàn)象有了明顯變化，在地面由于重力作用，細(xì)玻璃管插入液體后，液面爬升到一定高度就會達(dá)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(xiàn)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(xiàn)的波動明顯變小。

在太空中，扳手也變得調(diào)皮起來。陳冬將T字形扳手旋轉(zhuǎn)起來，扳手竟會一邊旋轉(zhuǎn)一邊“翻身”，一會兒頭朝上，一會兒頭朝下。這是前蘇聯(lián)航天員賈尼別科夫在空間站中偶然發(fā)現(xiàn)的，也被稱為“網(wǎng)球拍效應(yīng)”，與扳手的旋轉(zhuǎn)方式、質(zhì)量分布有關(guān)。

“這些現(xiàn)象，我們在地面上是很難觀察到的，只有到太空中才能穩(wěn)定開展實(shí)驗?！敝锌圃嚎臻g應(yīng)用中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉說。

課堂上，劉洋使用一條長達(dá)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(jìn)入種子成熟期

問天實(shí)驗艙里一片生機(jī)勃勃。前不久的中秋節(jié)，蔡旭哲種出的“太空生菜”已經(jīng)被作為他們節(jié)日的“加餐”。眼下，擬南芥、水稻植株也都在生命生態(tài)實(shí)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(jīng)開花。在“天宮課堂”上，孩子們得以一窺科學(xué)手套箱的剪株操作：陳冬使用科學(xué)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(qū)，未來將帶回地球，供科學(xué)家開展研究。

“太空水稻”長勢也相當(dāng)不錯。經(jīng)過70多天的生長，水稻植株正在從灌漿期進(jìn)入種子成熟期。在太空種水稻，其實(shí)驗?zāi)繕?biāo)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(yǎng)研究，為進(jìn)一步解析空間微重力對水稻生長發(fā)育的影響，以及利用水稻進(jìn)行空間糧食生產(chǎn)提供實(shí)驗證據(jù)。

7月28日，擬南芥種子和水稻種子的實(shí)驗單元，由航天員安裝至問天實(shí)驗艙的生命生態(tài)柜通用生物培養(yǎng)模塊中，次日完成了在軌第一次營養(yǎng)液加注。經(jīng)過54天的生長，水稻順利抽穗開花，目前正從灌漿期進(jìn)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(jìn)行科學(xué)分析。采集后的水稻植株成功長出了再生稻，并開始拔節(jié)孕穗。問天實(shí)驗艙植物培養(yǎng)實(shí)驗科研人員表示，再生稻為充分利用培養(yǎng)空間和條件，進(jìn)行高效作物生產(chǎn)提供了新的思路和技術(shù)途徑。

科學(xué)家期望通過研究在完全封閉太空條件下培養(yǎng)或栽培植物，探索作物在太空環(huán)境中高效生產(chǎn)所需要的條件因素和技術(shù)途徑，篩選和創(chuàng)建適合太空生產(chǎn)的農(nóng)作物新品種，從而建立以植物為基礎(chǔ)的空間生物再生生命支持系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)人類長期太空探索的目標(biāo)。

“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(shí)現(xiàn)袁隆平院士的‘禾下乘涼夢’?！标惗f。

“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(shè)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(xué)教師也是必不可少的一環(huán)。作為主要面向青少年受眾的課堂，中小學(xué)老師能較為準(zhǔn)確地把握青少年的認(rèn)知水平、接受能力，并為航天員提供一些教學(xué)技巧。而專家在地面上對太空現(xiàn)象開展的推演是否準(zhǔn)確，則需要航天員在太空中實(shí)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(xué)實(shí)驗過程，將太空中正在開展的植物實(shí)驗對孩子們進(jìn)行了直觀展示。未來，夢天實(shí)驗艙發(fā)射入軌后，“天宮課堂”的實(shí)驗內(nèi)容將更加豐富。

“太空教室”變大了，航天員的活動區(qū)域更寬敞，拍攝機(jī)位以及相關(guān)設(shè)備也相應(yīng)增多。空間站信號的回傳，離不開“天鏈”中繼衛(wèi)星系統(tǒng)。在約50分鐘的授課中，“天鏈一號”03星和“天鏈二號”01星表現(xiàn)穩(wěn)定。飛控團(tuán)隊首次采取雙中繼衛(wèi)星分別跟蹤的方式，對問天實(shí)驗艙和天和核心艙實(shí)行兩艙切換跟蹤，確保圖像話音穩(wěn)定回傳，保障整個直播的流暢進(jìn)行。

“實(shí)現(xiàn)‘太空授課’的一個難點(diǎn)，便是需要對空間站進(jìn)行長時間持續(xù)測控。而受地球曲率影響，傳統(tǒng)測控站點(diǎn)很難獨(dú)立達(dá)到這一要求?！北本┛臻g信息傳輸中心總工程師單長勝說，“天鏈”中繼衛(wèi)星系統(tǒng)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(shù)據(jù)中繼服務(wù)，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(shí)驗點(diǎn)燃中學(xué)生科學(xué)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(jié)束，北京錢學(xué)森中學(xué)實(shí)驗室里，該校副校長、物理老師楊麗鈞就為初中學(xué)生上起了輔導(dǎo)課。

“我來！”學(xué)生劉梓宸一馬當(dāng)先。只見他將飲料瓶放在實(shí)驗桌上，將吸管一頭插進(jìn)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(jìn)口中，猛吸一口?！昂鹊搅?！也很輕松呀！”本來以為會與太空實(shí)驗有什么不同的學(xué)生們有些困惑。楊麗鈞笑而不語，賣了個關(guān)子，“我這邊還準(zhǔn)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(xué)生們竊竊私語起來。學(xué)生吳金航站了起來，走到窗前迎接挑戰(zhàn)?！凹佑停〖佑?！”隨著時間一秒秒過去，憋足了勁兒的吳金航臉微微發(fā)紅，楊麗鈞不停將頭探出窗外，通報著管內(nèi)液體的最新高度。“樓下的老師說，吸管里的飲料已經(jīng)開始上升了！”“加油，吸管里的飲料已經(jīng)快到窗邊了！”這時，實(shí)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?！袄蠋煟@次可太不輕松了！”

待實(shí)驗室里的掌聲平息下來，楊麗鈞為學(xué)生揭秘：“我們身處重力環(huán)境，第一個實(shí)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?！笨粗鴮W(xué)生頻頻點(diǎn)頭，她繼續(xù)發(fā)問，為什么大氣壓在第二個實(shí)驗中“失靈”了呢？她接著解釋道，“隨著吸管變長，進(jìn)入管內(nèi)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(nèi)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(nèi)的飲料?！睂W(xué)生們?nèi)粲兴?，楊麗鈞卻并不著急。“你們剛剛踏入物理學(xué)習(xí)的大門，未來還有很多類似有趣的現(xiàn)象，等待著你們?nèi)ヌ剿鞅澈蟮脑??！?/p>

輔導(dǎo)課結(jié)束，學(xué)生石翔宇意猶未盡?！皬氖屡c航天相關(guān)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(shí)驗，讓我學(xué)習(xí)物理的興趣更濃了，更堅定了我內(nèi)心的志向?！?/p>

除了“趣味飲水”的對比實(shí)驗，楊麗鈞還帶領(lǐng)學(xué)校物理組的老師們準(zhǔn)備了毛細(xì)現(xiàn)象實(shí)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(fā)科學(xué)探索欲望。”

標(biāo)簽： 中國空間站 太空授課 工程與技術(shù)