10月12日15時45分(fen)，“天(tian)宮課(ke)堂”將再(zai)次開(kai)啟，神舟十四號飛(fei)行乘組航天(tian)員(yuan)陳(chen)冬、劉洋、蔡旭哲將面(mian)向廣大青少年(nian)進行太(tai)空(kong)授課(ke)。中央(yang)廣播電視總(zong)臺將面(mian)向全球進行現場直播。“天(tian)宮課(ke)堂”推出以(yi)(yi)來(lai)，已(yi)經成(cheng)功舉行了兩次太(tai)空(kong)授課(ke)，那么“天(tian)宮課(ke)堂”到底是怎么備課(ke)的(de)？本次的(de)“天(tian)宮課(ke)堂”與以(yi)(yi)往有何不(bu)同(tong)？什(shen)么樣(yang)的(de)實驗項目才(cai)能入選(xuan)？不(bu)同(tong)的(de)課(ke)程(cheng)設計有何講究(jiu)？

中國航天員邀請青少年朋友同步天地做實驗

“天宮課堂”第三課的具體課程有哪些？

本次太(tai)空授課活動(dong)將繼續采(cai)取天地互動(dong)方式進(jin)行，3名航(hang)(hang)天員將在軌介(jie)(jie)紹(shao)展示中國空間站問(wen)天實驗(yan)(yan)艙工作生(sheng)活場景(jing)，演示微重力環境下毛細(xi)效應實驗(yan)(yan)、水(shui)球變“懶”實驗(yan)(yan)、太(tai)空趣味飲水(shui)、會調頭的扳手，以及植(zhi)物生(sheng)長(chang)研究項目(mu)介(jie)(jie)紹(shao)，并與地面課堂進(jin)行互動(dong)交流，旨在傳播(bo)普及載人航(hang)(hang)天知(zhi)識(shi)，激發廣大青少年對科學(xue)的興趣。

“天宮課(ke)堂(tang)”推(tui)出以來，已成功舉行了兩(liang)次(ci)太空授課(ke)，取得了良好的(de)(de)(de)社會反(fan)響。在(zai)前期開展(zhan)的(de)(de)(de)授課(ke)內(nei)容征集活(huo)動(dong)中，社會各(ge)界特別是廣大青少(shao)(shao)年通過新聞媒體、“學習強國”平臺和載人航天工程(cheng)官網踴躍(yue)建(jian)言獻策(ce)，不少(shao)(shao)好的(de)(de)(de)創意設(she)計(ji)脫穎而出，將(jiang)在(zai)此次(ci)授課(ke)及后續活(huo)動(dong)中陸(lu)續進(jin)行展(zhan)示(shi)。

中國航天(tian)員真誠邀請廣(guang)大青少(shao)年(nian)在地(di)面同步嘗試(shi)開展相關實(shi)驗，從天(tian)地(di)差異中感知宇(yu)宙的奧秘、體驗探(tan)索的樂趣。

“天宮課堂”怎么備課？

“天(tian)宮課堂(tang)”第三課將于12日(ri)下午正式(shi)開講，那么“天(tian)宮課堂(tang)”是如何備(bei)課的呢？

“天宮(gong)課(ke)(ke)(ke)(ke)堂”授課(ke)(ke)(ke)(ke)專(zhuan)(zhuan)家(jia)(jia)組成員(yuan)北京交通大(da)學副(fu)教授陳(chen)征：多個領(ling)域的(de)專(zhuan)(zhuan)家(jia)(jia)參(can)與(yu)了“天宮(gong)課(ke)(ke)(ke)(ke)堂”備課(ke)(ke)(ke)(ke)，包括航(hang)天系統的(de)專(zhuan)(zhuan)家(jia)(jia)、高校教師與(yu)科研人員(yuan)、中(zhong)小學老師等(deng)。“天宮(gong)課(ke)(ke)(ke)(ke)堂”開課(ke)(ke)(ke)(ke)前，航(hang)天員(yuan)需要反復測試保證實驗效果，他們(men)把測試結果反饋給地面的(de)專(zhuan)(zhuan)家(jia)(jia)組，對內(nei)容進行(xing)反復確認和溝通。大(da)家(jia)(jia)看到的(de)授課(ke)(ke)(ke)(ke)內(nei)容只有(you)幾(ji)十分鐘(zhong)，但(dan)實際上準備過程很長。

兩艙接力本次“天宮課堂”與以往大有不同

本次中(zhong)國空(kong)間站“天宮課(ke)堂”與以往大有不(bu)同，不(bu)光是“主講老師(shi)”由神十四(si)航天員乘組首次擔(dan)任，授課(ke)環境(jing)也有了(le)很大的變化(hua)，究竟有哪些不(bu)同呢(ni)？

“天(tian)宮課堂”的“講堂”在(zai)以往天(tian)和核心艙的基礎上，新增了問天(tian)實驗艙，這(zhe)樣“太空教師”的活動范圍更大了，相應在(zai)直播(bo)當中用到的攝像機(ji)(ji)機(ji)(ji)位和保障設備(bei)變(bian)得更多(duo)，地面調(diao)度的操作也更加復雜。

北京航天(tian)飛行控(kong)制中心通(tong)信(xin)調度原(yuan)旭東：我們(men)采用(yong)了問天(tian)艙(cang)(cang)和天(tian)和艙(cang)(cang)兩(liang)艙(cang)(cang)切(qie)換(huan)跟蹤的(de)模式，每個艙(cang)(cang)都可以(yi)下傳同樣的(de)攝像(xiang)(xiang)機（圖(tu)像(xiang)(xiang)），包(bao)括話(hua)音(yin)。通(tong)過兩(liang)艙(cang)(cang)的(de)話(hua)音(yin)級聯、圖(tu)像(xiang)(xiang)下傳，確保整個（太空授課）圖(tu)像(xiang)(xiang)話(hua)音(yin)流暢。兩(liang)艙(cang)(cang)接力過程中，為了保障授課效果，我們(men)也是精心設計，再結合授課腳(jiao)本進行圖(tu)像(xiang)(xiang)話(hua)音(yin)切(qie)換(huan)。

“天宮課堂(tang)”的直(zhi)播信號主要(yao)通(tong)過“天鏈”中繼衛星回傳(chuan)到地面。在這次(ci)的太空授課中，飛控團隊也首次(ci)采用了雙中繼衛星分別(bie)跟蹤的方式(shi)，確保圖像話(hua)音穩(wen)定回傳(chuan)。

北京(jing)航天(tian)飛行控制中心(xin)通信調度原旭東(dong)：一顆(ke)天(tian)鏈中繼(ji)衛星(xing)跟(gen)蹤(zong)問(wen)天(tian)實(shi)驗(yan)艙，另外(wai)一顆(ke)中繼(ji)衛星(xing)跟(gen)蹤(zong)天(tian)和核心(xin)艙，兩(liang)個(ge)跟(gen)蹤(zong)弧(hu)段是(shi)有交疊的(de)，首先問(wen)天(tian)實(shi)驗(yan)艙進行圖像話(hua)(hua)音(yin)的(de)下傳，然后在中間兩(liang)個(ge)星(xing)的(de)搭接弧(hu)段，我們擇機進行圖像話(hua)(hua)音(yin)的(de)切換(huan)。

為(wei)確保回傳到地面(mian)的(de)圖像話音穩定流暢，科(ke)技人員也制定了周(zhou)密的(de)方案(an)預案(an)，所有的(de)努力(li)都是為(wei)了向(xiang)廣大(da)青少年呈現一堂精彩的(de)太空授課。

北京(jing)航(hang)天飛(fei)行控制中心通信系統工程師孫宇：在設(she)備(bei)層(ceng)面，圖像(xiang)和(he)話音傳輸(shu)都(dou)采(cai)用(yong)了主備(bei)份的(de)實施方案，在鏈路(lu)傳輸(shu)上也采(cai)用(yong)了專(zhuan)線和(he)聯(lian)通線路(lu)的(de)雙備(bei)份方式。此外(wai)還采(cai)用(yong)央視光端機作為第三路(lu)由，進一(yi)步提高圖像(xiang)話音質量和(he)傳輸(shu)的(de)可靠性。

什么樣的實驗項目才能入選天宮課堂?

中國航(hang)天(tian)員(yuan)(yuan)科(ke)研訓練(lian)中心航(hang)天(tian)員(yuan)(yuan)訓練(lian)教員(yuan)(yuan)石玉生：我們在選擇實驗項(xiang)目的(de)(de)(de)(de)時候，主要(yao)有以(yi)下幾(ji)點(dian)考(kao)(kao)慮：第一(yi)(yi)是(shi)天(tian)地的(de)(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)差異(yi)一(yi)(yi)定要(yao)顯著，第二是(shi)科(ke)學原(yuan)理要(yao)清晰，第三是(shi)整個的(de)(de)(de)(de)視(shi)覺效果要(yao)好，要(yao)具有傳播性(xing)，能(neng)夠(gou)起到真正的(de)(de)(de)(de)科(ke)普效果。這(zhe)次授(shou)課(ke)，相比(bi)前(qian)幾(ji)次授(shou)課(ke)有了進(jin)一(yi)(yi)步(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)創新，首(shou)先就(jiu)是(shi)航(hang)天(tian)員(yuan)(yuan)老師將在全新的(de)(de)(de)(de)問(wen)天(tian)實驗艙段授(shou)課(ke)，演示(shi)天(tian)地迥(jiong)異(yi)的(de)(de)(de)(de)實驗現(xian)象(xiang)，進(jin)一(yi)(yi)步(bu)(bu)激(ji)發同學們對(dui)于(yu)日常現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)思考(kao)(kao)；同時還將首(shou)次展示(shi)空(kong)間(jian)站植物(wu)研究項(xiang)目的(de)(de)(de)(de)科(ke)學實驗操作(zuo)，進(jin)一(yi)(yi)步(bu)(bu)展現(xian)我們國家的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)站作(zuo)為國家太空(kong)實驗室的(de)(de)(de)(de)強(qiang)大科(ke)研能(neng)力(li)。

“天宮課堂”第一課太空科普真精彩

回顧一下之前(qian)的兩(liang)次(ci)“天宮(gong)課堂(tang)”。去年12月9日，“天宮(gong)課堂(tang)”第一課開講，當時在(zai)軌(gui)飛行的神舟十三號(hao)乘組(zu)的翟(zhai)志(zhi)剛、王亞平、葉光(guang)富給廣(guang)大青少年帶來(lai)一場精彩的太空(kong)科(ke)普，太空(kong)轉身、水膜(mo)張力、泡騰(teng)片實驗等演示讓同(tong)學(xue)們大開眼界。

授課中，航天(tian)員介紹展示(shi)了(le)空間站工作生活(huo)場景，演示(shi)了(le)微重力環境下細胞學實(shi)驗(yan)、人體運動、液體表面張力等神奇現象，并講解(jie)了(le)實(shi)驗(yan)背后(hou)的科學原(yuan)理。

在(zai)不借助外力的(de)(de)情況下，采用(yong)“游泳”的(de)(de)姿(zi)勢或使用(yong)吹氣的(de)(de)方法，都(dou)無法實(shi)現(xian)轉(zhuan)身自由。而當(dang)舉起手臂畫圈時(shi)，便可以緩慢(man)朝某一方向轉(zhuan)身。

在浮力消失實驗中(zhong)，航天員王亞平(ping)將乒(ping)乓(pang)球放入水中(zhong)，用吸(xi)管將它推動(dong)到水面(mian)以下，乒(ping)乓(pang)球沒有像在地(di)球上一(yi)樣快速浮上水面(mian)。

在(zai)水膜(mo)(mo)張力實驗(yan)中(zhong)，王亞平(ping)制作了一個水膜(mo)(mo)，當王亞平(ping)把美麗的紙(zhi)花放(fang)在(zai)水膜(mo)(mo)上時，花朵在(zai)太(tai)空中(zhong)綻放(fang)開來。

在水球光學(xue)實驗(yan)中(zhong)，王亞平向水球中(zhong)注(zhu)入氣泡，水球中(zhong)形成了一正(zheng)一反(fan)兩個人像。

在泡騰片(pian)實驗中，王亞平向注入藍色顏料(liao)的水(shui)球中放入泡騰片(pian)，泡騰片(pian)入水(shui)后(hou)產生大量氣(qi)泡。

“天宮(gong)課堂”第二(er)課“冰雪(xue)頂流(liu)”齊上陣

今(jin)年3月23日，神舟十三號航天員(yuan)又給我們帶來了“天宮課堂”第二(er)課，太(tai)空(kong)(kong)“冰雪”實驗(yan)、太(tai)空(kong)(kong)拋物實驗(yan)等又一波展示讓(rang)同學們記憶(yi)深刻。

在約45分(fen)(fen)鐘(zhong)的授課中，航天員演(yan)示(shi)了微重力環境下太空“冰(bing)雪”實(shi)驗(yan)、液(ye)橋演(yan)示(shi)實(shi)驗(yan)、水油分(fen)(fen)離實(shi)驗(yan)、太空拋物實(shi)驗(yan)，講解(jie)了實(shi)驗(yan)現(xian)象(xiang)背后的科學原理，還展示(shi)了部分(fen)(fen)空間(jian)科學設施。

在太空“冰雪”實(shi)驗中，過飽和乙酸(suan)鈉溶液球(qiu)是飄浮在空中的(de)(de)(de)，是在懸浮條件下完成的(de)(de)(de)結(jie)(jie)晶(jing)變化(hua)，產生(sheng)的(de)(de)(de)外形和結(jie)(jie)晶(jing)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構不受重力影響。

在液(ye)橋演(yan)示實驗中(zhong)，向(xiang)同學們演(yan)示失重(zhong)環境下水(shui)的表(biao)面張力作用。

在地面上，水(shui)(shui)和(he)油裝在一個容(rong)器里，會(hui)自然(ran)分層(ceng)，在空間站又會(hui)怎樣(yang)呢？可(ke)以看到，水(shui)(shui)和(he)油并沒有自然(ran)分層(ceng)，不過，航天(tian)員(yuan)葉光(guang)富(fu)快速旋轉小瓶，水(shui)(shui)和(he)油在離(li)心作用下實現了分層(ceng)。

在太空拋(pao)物(wu)實驗中，王亞平和葉光富相對拋(pao)出冰墩(dun)墩(dun)，冰墩(dun)墩(dun)并沒(mei)有(you)像在地面那樣(yang)很快落地，而是(shi)沿原有(you)方向做著近似勻(yun)速(su)直線運動。在空間(jian)站微重力的環境(jing)下(xia)，物(wu)體運動幾乎不受重力的影響。

太空授課已(yi)開展多(duo)次課程設計有(you)何講究？

“天宮(gong)課(ke)堂”推出以(yi)來，已經成功舉行(xing)了兩次(ci)太(tai)空授課(ke)，“天宮(gong)課(ke)堂”第(di)三(san)課(ke)的(de)課(ke)程表也(ye)已經公(gong)布了，那么幾(ji)次(ci)太(tai)空課(ke)程中(zhong)不同的(de)課(ke)程設計有何講究？

“天宮課(ke)堂(tang)”授課(ke)專(zhuan)家組成(cheng)員北京交通大學(xue)副教授陳征：“天宮課(ke)堂(tang)”第一課(ke)主要面(mian)向小(xiao)學(xue)生(sheng)(sheng)，注(zhu)重趣味性。“天宮課(ke)堂(tang)”第二課(ke)主要面(mian)向初中生(sheng)(sheng)，向下(xia)輻射(she)小(xiao)學(xue)生(sheng)(sheng)，向上輻射(she)高中生(sheng)(sheng)和全(quan)社會(hui)的(de)愛好者，有關空間科學(xue)實驗的(de)內容增加了(le)，在保持趣味性的(de)同時，讓大家了(le)解科學(xue)家在上面(mian)干什么，科學(xue)實驗做(zuo)什么。“天宮課(ke)堂(tang)”第三課(ke)將更深入更立(li)體，參與性更強。