北京日?qǐng)?bào)記者 劉蘇雅
北京時(shí)間9日15時(shí)40分,“天宮課堂”第一課正式開(kāi)講,這是時(shí)隔8年之后,中國(guó)航天員再次進(jìn)行太空授課。“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,這也是中國(guó)空間站首次太空授課活動(dòng)。
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(mén)分設(shè)4個(gè)地面分課堂,共有1420名中小學(xué)生代表參加了現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)。
寄語(yǔ)
太空科技,奧秘?zé)o窮,未來(lái)屬于你們!——翟志剛
飛天夢(mèng),永不失重;科學(xué)夢(mèng),張力無(wú)限!——王亞平
星空浩瀚無(wú)比,探索永無(wú)止境,希望同學(xué)們張開(kāi)夢(mèng)想的風(fēng)帆,向無(wú)盡的宇宙遠(yuǎn)航!——葉光富
課堂
神舟一號(hào)返回艙現(xiàn)身現(xiàn)場(chǎng)
2013年,神舟十號(hào)航天員王亞平在聶海勝、張曉光的配合下,進(jìn)行了第一次太空授課。在40多分鐘的授課過(guò)程中,開(kāi)展了陀螺演示、單擺運(yùn)動(dòng)展示、水膜演示、水球演示等太空實(shí)驗(yàn),激發(fā)了無(wú)數(shù)青少年對(duì)科技、航天領(lǐng)域的興趣。
9日,在中國(guó)科學(xué)技術(shù)館地面課堂現(xiàn)場(chǎng),太空元素隨處可見(jiàn)。神舟一號(hào)返回艙、長(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)載火箭“胖五”的發(fā)動(dòng)機(jī),甚至一件真實(shí)的天和核心艙結(jié)構(gòu)件都在現(xiàn)場(chǎng)亮相,陪伴著“太空班”的孩子們一同享受這難忘的一課。
200余名“太空班”的孩子們安靜落座。每個(gè)小組都配備了一套實(shí)驗(yàn)器材,玻璃球、泡騰片等模擬太空環(huán)境的道具,讓孩子們能和航天員一起,天、地同步做實(shí)驗(yàn)。
授課
“太空步”好看不中用
9日15時(shí)40分,距離地面400公里的中國(guó)空間站天和核心艙。
“太空探索永無(wú)止境,隨著不斷旋轉(zhuǎn)的陀螺,我們已經(jīng)從神十任務(wù)進(jìn)入了空間站時(shí)代。歡迎來(lái)到‘天宮課堂’!”王亞平親切的開(kāi)場(chǎng)白,拉開(kāi)了本次“天宮課堂”的序幕。
翟志剛、王亞平、葉光富三人熱情地向“太空班”的孩子們問(wèn)好,并通過(guò)鏡頭帶著孩子們參觀了本次活動(dòng)的教室——天和核心艙,介紹了航天員在太空為保護(hù)身體健康,在軌鍛煉時(shí)所使用的太空跑臺(tái)、太空自行車(chē)等,展示了餐飲區(qū)配備的冰箱、微波爐、飲水機(jī),并講解了前期開(kāi)展的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的部分觀察研究結(jié)果。翟志剛介紹,為了防止失重導(dǎo)致航天員肌肉萎縮,除了配備鍛煉設(shè)備外,航天員日常所穿的“企鵝服”也暗藏玄機(jī),可以通過(guò)拉帶調(diào)節(jié)松緊,防止肌肉萎縮。
“自行車(chē)不光能鍛煉下肢,還能鍛煉上臂。”王亞平一邊說(shuō)著,一邊在太空自行車(chē)上輕松倒立起來(lái),推動(dòng)滾輪,解鎖了新的使用方式。
鏡頭一轉(zhuǎn),葉光富邁著“太空步”走了起來(lái)。不過(guò),雖然他看上去十分努力地邁開(kāi)腿,身體卻始終保持在原地不動(dòng)。王亞平介紹,在太空中,航天員處于失重環(huán)境,需要借助身邊的裝置才能移動(dòng)。
隨后,葉光富又嘗試在不借助外力的情況下轉(zhuǎn)身。畫(huà)面中,他的上半身向右旋轉(zhuǎn),下身卻轉(zhuǎn)向左邊,反之亦然。隨后他又嘗試了蛙泳、模仿噴氣機(jī)吹氣反推等方式,依然無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。
在王亞平的“指導(dǎo)”下,葉光富慢慢舉起右手,開(kāi)始在空中畫(huà)圈,并且越畫(huà)越快。神奇的是,他的身體真的開(kāi)始往反方向緩慢旋轉(zhuǎn)起來(lái),這與角動(dòng)量原理有關(guān)。
八年后水膜上“開(kāi)花”了
在八年前的神舟十號(hào)太空課堂中,王亞平曾在太空成功制作了一張漂亮的水膜,并在水膜上貼上了一個(gè)印著中國(guó)結(jié)的小道具。
在“天宮課堂”,王亞平再次演示了水膜實(shí)驗(yàn),但這次做好水膜后,她拿出的是提前折疊好的一個(gè)花朵折紙。她將折好的紙花小心翼翼地放置在水膜上,令人驚訝的現(xiàn)象出現(xiàn)了——花朵在晶瑩剔透的水膜上緩慢“開(kāi)放”了。
“希望你們的夢(mèng)想都能在廣袤的宇宙中綻放!”王亞平寄語(yǔ)孩子們。
隨后,水球?qū)嶒?yàn)也被復(fù)現(xiàn),地面上的孩子和八年前一樣,再一次透過(guò)太空中的水球看到了“倒立”的王老師。孩子們還拿起桌上的玻璃球,體驗(yàn)到了同樣的視覺(jué)效果。不同的是,這次實(shí)驗(yàn)增加了一個(gè)“雙像”環(huán)節(jié),在水球中注入空氣,鏡頭前便出現(xiàn)了一正一反兩個(gè)“王老師”,一個(gè)來(lái)自水的倒像,一個(gè)來(lái)自空氣的正像。
“哇!”這個(gè)奇妙的畫(huà)面,引得現(xiàn)場(chǎng)的孩子們連連驚嘆。
“太空歡樂(lè)球”帶來(lái)無(wú)限歡樂(lè)
在進(jìn)行浮力實(shí)驗(yàn)前,王亞平先請(qǐng)地面課堂的孩子們將乒乓球放在水中,乒乓球密度小,自然是漂浮在水面。而在太空中,王亞平也準(zhǔn)備了一杯水,她輕輕將乒乓球放進(jìn)水中,球卻沒(méi)有上浮,而是穩(wěn)穩(wěn)地停在了水杯中央。
王亞平解釋,在太空失重環(huán)境下浮力幾乎消失,因此乒乓球不能上浮。隨后,她蓋上杯蓋,并將水杯拋向葉光富。一拋一接之間,乒乓球依然在水中紋絲不動(dòng)。
水球?qū)嶒?yàn)中,王亞平也邀請(qǐng)孩子們一起體驗(yàn)。在地面上,當(dāng)孩子們把準(zhǔn)備好的泡騰片放入水杯中,泡騰片迅速生成大量氣泡,躥向水面并消失了。而在太空中,王亞平向水球內(nèi)注入藍(lán)色顏料,然后取出一顆泡騰片,放進(jìn)水球內(nèi)。水球“沸騰”了!無(wú)數(shù)氣泡在其中產(chǎn)生,但由于太空的失重環(huán)境,氣泡沒(méi)有離開(kāi)水球,而是逐漸將水球充滿。
“水球變成了充滿歡樂(lè)小氣泡的氣泡球。”王亞平為它取名“太空歡樂(lè)球”。
12月9日下午,中國(guó)空間站“天宮課堂”第一課開(kāi)講,北京陳經(jīng)綸中學(xué)勁松分校聚沙校區(qū)的同學(xué)們圍在大屏幕前津津有味地觀看直播課。本報(bào)記者 和冠欣攝
保障
高清不卡頓是如何實(shí)現(xiàn)的?
通訊員 王然 鄒芳
9日下午15時(shí)40分,當(dāng)穩(wěn)定清晰的畫(huà)面和清脆響亮的聲音從九天之外傳來(lái),中國(guó)科技館內(nèi)直播授課地面課堂爆發(fā)出熱烈的掌聲。與此同時(shí),神舟十三號(hào)乘組也能通過(guò)空間站內(nèi)的液晶屏幕,清楚地看到地面課堂內(nèi)孩子們的一舉一動(dòng),并實(shí)時(shí)進(jìn)行“天地對(duì)話”。
同學(xué)們與航天員之間的溝通延遲程度很小,對(duì)話幾乎是“無(wú)縫銜接”。在“天”與“地”順暢連通的背后,是中國(guó)航天人的密切配合協(xié)作。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)測(cè)控與通信分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師易予生介紹,此次天地授課基于我國(guó)天鏈中繼系統(tǒng),采用高速雙向音視頻傳輸,以天地對(duì)話等互動(dòng)形式開(kāi)展,艙內(nèi)采用多臺(tái)高清攝像機(jī)通過(guò)中繼高速鏈路將高清視頻實(shí)時(shí)傳送至地面,地面上行兩路高清圖像送至艙內(nèi)顯示器,從而實(shí)現(xiàn)雙向視頻傳輸。
這條“信息天路”的暢通,是由北京空間信息傳輸中心全力保障的。
“受地球曲率的影響,要想實(shí)現(xiàn)對(duì)中國(guó)空間站的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)測(cè)控,必須有覆蓋范圍廣、傳輸速率高的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)支持。”北京空間信息傳輸中心總工程師單長(zhǎng)勝說(shuō)。中心總體室工程師秦銘晨介紹,空間站繞地球一周約90分鐘,假設(shè)開(kāi)始授課時(shí)中國(guó)空間站正好運(yùn)行到了中國(guó)正上方,到授課結(jié)束時(shí),它已經(jīng)飛到了地球的另一面。而依靠運(yùn)行在距地面30000多公里的中繼衛(wèi)星,不僅可以精準(zhǔn)捕獲中國(guó)空間站,還可以進(jìn)行圖像、話音等高速數(shù)據(jù)傳輸。
答疑
天上的夢(mèng)有什么不一樣?
孩子們關(guān)心航天員在空間站的生活。葉光富透露,他們能發(fā)郵件、看電視,并和地面進(jìn)行視頻通話。王亞平說(shuō),在空間站看窗外,太空的天是深邃的,星星更亮,卻因?yàn)闆](méi)有了大氣層的阻隔而不會(huì)“眨眼”了。在天和核心艙每天能看到16次日出,因?yàn)槊?0分鐘,他們就會(huì)繞地球一圈。
在被孩子們問(wèn)“天上的夢(mèng)有什么不一樣”時(shí),王亞平回答,雖然宇航員在工作時(shí)常常飄來(lái)飄去,但睡覺(jué)時(shí)為了防止磕碰、保證安全,天和核心艙睡眠區(qū)配備了睡袋。不過(guò),由于處在失重環(huán)境,無(wú)論用什么姿勢(shì)睡去,都會(huì)有站著睡覺(jué)的感覺(jué)。
王亞平說(shuō),在太空睡覺(jué)時(shí),她經(jīng)常會(huì)做夢(mèng),而每次醒來(lái)的感覺(jué)是很特別的,“每次睜開(kāi)眼睛,感受到四肢的力量、懸浮的睡袋,反而有一種做夢(mèng)的感覺(jué)。”
解讀
特別設(shè)計(jì)為孩子們種下科學(xué)思維的種子
“陀螺的開(kāi)場(chǎng),意味著一種傳承。”中國(guó)科技館科普講師團(tuán)副團(tuán)長(zhǎng)陳征說(shuō),從首次太空授課,到今天我們有了一個(gè)太空的常駐“教室”,這是一個(gè)特別的設(shè)計(jì)。
針對(duì)本次授課的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),陳征表示,“天宮課堂”進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)主旨都是圍繞“天地之間、不同現(xiàn)象”的思路進(jìn)行的,要實(shí)現(xiàn)天地之間的互動(dòng),而不是單向的授課。在保障空間站安全的前提下,盡可能實(shí)現(xiàn)明顯的實(shí)驗(yàn)對(duì)比效果,且操作盡量簡(jiǎn)潔,最終才選定了這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
“我們不是簡(jiǎn)單地講授知識(shí),而是種下一顆科學(xué)思維的種子。”陳征說(shuō),今天設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)都是為孩子們展示一個(gè)神奇的現(xiàn)象,讓孩子們仔細(xì)觀察、思考,后續(xù)再加上學(xué)校老師的持續(xù)講解、引導(dǎo),相信不同年齡的孩子會(huì)有不同的收獲。
“今天看到我們有這么豪華的‘科學(xué)教室’,我感覺(jué)十分自豪!”讓中科院物理研究所魏紅祥印象最深刻的,是三位航天員在開(kāi)場(chǎng)時(shí),首先帶領(lǐng)孩子們參觀了天和核心艙。“我們敢于向全球直播,這證明了我們的實(shí)力和信心。”魏紅祥說(shuō),這次實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),以展示微重力條件下的現(xiàn)象為主,直觀地展示出了太空與地面環(huán)境的差別。為什么這次要重復(fù)進(jìn)行水球試驗(yàn)?魏紅祥說(shuō),八年前授課時(shí),雖然也進(jìn)行了水球注入空氣的實(shí)驗(yàn),但當(dāng)時(shí)“雙像”并沒(méi)有被清晰地呈現(xiàn)在鏡頭前。這次授課時(shí),航天員特意進(jìn)行了“運(yùn)鏡”設(shè)計(jì),讓孩子們能更清楚地看到奇妙的現(xiàn)象。
魏紅祥還透露,葉光富的轉(zhuǎn)身實(shí)驗(yàn)可以部分在地面“復(fù)現(xiàn)”,例如人在游泳池中,或站立在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)上,都能夠?qū)崿F(xiàn)上身左轉(zhuǎn)、下身右轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
12月9日下午,中國(guó)空間站“天宮課堂”第一課開(kāi)講,北京陳經(jīng)綸中學(xué)勁松分校聚沙校區(qū)的同學(xué)們一邊觀看直播課,一邊在老師的指導(dǎo)下做相關(guān)的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)。本報(bào)記者 和冠欣攝
互動(dòng)
小學(xué)生與“太空教師”隔空做實(shí)驗(yàn)
北京日?qǐng)?bào)記者 牛偉坤
將鉛筆插進(jìn)裝滿水的袋子、用泡騰片演示火山噴發(fā)、將水滴滴在硬幣上觀察水的表面張力……9日下午,在陳經(jīng)綸中學(xué)勁松分校聚沙校區(qū),孩子們對(duì)照著“天宮課堂”的課表,與“太空教師”一起隔空做起了實(shí)驗(yàn)。
“1,2,3……28!‘小水池’溢出來(lái)了!”小學(xué)三年級(jí)的科學(xué)課堂上,一名男生手持滴管,一邊小心翼翼地將水滴滴在硬幣上,一邊大聲地?cái)?shù)著數(shù)字。這是科學(xué)老師白燕為孩子們?cè)O(shè)計(jì)的“硬幣小水池”實(shí)驗(yàn)。“滴在硬幣上的水滴為什么沒(méi)有立刻流出來(lái),而是形成了‘小水池’呀?”有學(xué)生不解。“這是因?yàn)橄袼@種液體會(huì)產(chǎn)生一種使表面盡可能縮小的力,這個(gè)力被稱為‘表面張力’。”白燕適時(shí)給孩子們補(bǔ)充科學(xué)知識(shí)。
“‘天宮課表’一公布,我就開(kāi)始備課了。”白燕說(shuō),她最關(guān)注的是課表中的“水膜張力實(shí)驗(yàn)”,“我們前期已經(jīng)帶領(lǐng)學(xué)生們了解了有關(guān)水的知識(shí),水膜的張力實(shí)驗(yàn)將會(huì)是我們前期學(xué)習(xí)的很好拓展”。白燕將實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)定位在讓學(xué)生在趣味實(shí)踐中了解水的表面張力,感受表面張力在地面與太空的不同魅力。除了“硬幣小水池”之外,她還準(zhǔn)備了“洗潔精推動(dòng)紙船”“鉛筆插進(jìn)水袋不會(huì)漏”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供學(xué)生們選擇。“太空是一個(gè)微重力的環(huán)境,微重力會(huì)讓表面張力更顯神威。”感受著太空與地面實(shí)驗(yàn)的不同,孩子們被表面張力的神奇魅力所折服。
將色素倒進(jìn)水杯,攪拌后再倒入食用油,用鑷子夾起泡騰片投入杯中,霎時(shí)間氣泡翻騰起來(lái)……四年級(jí)的科學(xué)課堂上,孩子們歡呼過(guò)后滿滿的困惑,“老師,我們的泡騰片實(shí)驗(yàn)怎么跟屏幕上的實(shí)驗(yàn)不一樣呀?”科學(xué)老師范海艷同孩子們一樣興奮,“在空間站微重力的環(huán)境下,浮力消失了,泡騰片扔進(jìn)水中產(chǎn)生的氣泡也不再上浮,而是相互擠壓,水球也會(huì)被氣泡撐得越來(lái)越大。”孩子們恍然大悟。
“科學(xué)實(shí)在太神奇了,我真想當(dāng)個(gè)航天員呀!”四年級(jí)學(xué)生岳翊璇語(yǔ)氣中充滿了期待,夢(mèng)想的種子在心中悄然種下。六年級(jí)學(xué)生周欣瑤則對(duì)太空授課中企鵝服的展示印象深刻,“我覺(jué)得特別震撼,原來(lái)航天員在太空中是這樣生活的,這次授課讓我對(duì)科學(xué)和航天的興趣更濃厚了。”六年級(jí)學(xué)生李浩瑋則充滿了自豪,“‘天宮課堂’背后展示的是我們國(guó)家的科技實(shí)力,我覺(jué)得特別的驕傲,希望自己未來(lái)也能為科學(xué)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。”
該校德育主任劉亞琨介紹,在得知太空授課的消息后,學(xué)校就謀劃著如何更好地將“天宮課堂”轉(zhuǎn)化為學(xué)生科學(xué)教育的資源。“前期在科技月等系列活動(dòng)中,我們已經(jīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行了航天知識(shí)的科普,孩子們都有著濃厚的興趣。”過(guò)去幾天,老師們集思廣益,綜合考慮實(shí)驗(yàn)材料的可獲得性、實(shí)驗(yàn)的可操作性、小學(xué)生的接受能力等,從“天宮課表”中選取了多項(xiàng)地面互動(dòng)實(shí)驗(yàn)。學(xué)校設(shè)想,未來(lái),要將航天科普教育以“給宇航員寫(xiě)封信”等形式延續(xù)下去。