时隔8年再次开讲！太空课堂如何“备课”

　　这个悬浮转动的陀螺，是一枚在太空旋转的陀螺，8年前，太空教师王亚平在天宫一号空间实验室给大家带来了一堂精彩的太空授课，其中就介绍了陀螺在太空的运动。8年后，这枚陀螺再次引导大家进入太空课堂。12月9日，航天员王亚平和神舟十三号飞行任务的指令长翟志刚、航天员叶光富一起，在中国空间站天和核心舱带来了全新的太空授课，通过中央广播电视总台的直播向全球开课。但是，要完成这堂45分钟的课程并不简单，不仅需要许多部门的通力合作，更需要科学严谨细致的备课。

　　时隔8年，太空课堂再次开讲。更宽敞的教室、更丰富的教具，还有更加炫目的实验，空间站太空课堂第一节课就让地上的同学们大呼过瘾。

　　老师远在太空，地面的学生又是成千上万，要完成这样这一场大型沉浸式互动网课并不像看起来这么容易。

　　要保证这堂太空授课顺利完成，最大的前提就是保持稳定的天地通话信号。这次授课通过“天链”中继卫星和地面各个测控站传送信号。“天链”是为载人航天工程量身定制的地球同步轨道数据中继卫星，已经发展到了第二代，是许多航天器与地面交流的桥梁。授课当天早上，北京下起了小雨，然后又开始起雾，阴霾的天气可能会给信号传输带来一点儿麻烦，因此提前准备就非常重要。

　　北京航天飞行控制中心空间站任务总师孙军说：“整个中继卫星系统，包括地面的链路都进行了认真检查，特别是我们都安排了主备两个通道的通信链路建设，从国家中继卫星的能力上来讲，任何一个单颗中继卫星都能够支持授课时间。我们是主用”天链“一号03星，如果出现问题还会把它切换到后续的”天链“二号01星来进行太空授课活动。”

　　在这次清晰的课堂画面里，首次变身太空教室的核心舱宽敞明亮，各位航天员老师们在里面活动自如，让人很容易忘记这个太空教室其实是以每秒7.68公里的速度绕着地球高速飞行，如果飞行姿态无法稳定，不光授课可能无法顺利进行，航天员的正常活动也要受到影响。要让这个重几十吨的组合体在太空保持平稳的飞行姿态，依靠的原理正是来自把大家带入太空课堂的教具：陀螺。

　　航天科技集团五院产品首席专家、502所科技委副主任、产品总工程师张激扬说：“陀螺的原理有很广泛的用处，控制力矩陀螺就相当于空间站的胳膊和腿，授课的时候就是靠它来保持咱们整个的平稳。核心舱上的锥面，锥面的柱段外表面上有六个大球，白色的大圆球很醒目、很显眼，那个就是控制力矩陀螺，咱们的航天器即便坏了一个，依然有姿态稳定调节的功能。”

　　有了稳定的环境，授课才能正常开始。45分钟的授课时间里，能不能抓住同学们眼球，上课内容的准备是最关键的。早在神十三飞行乘组出发之前，授课准备团队就开始了这个工作。

　　中国航天员科研训练中心助理研究员石玉生说：“我们选实验的标准其实很简单：第一，确保安全，一定对航天器、航天员没有影响，不会对他们的安全造成影响;第二，它的科学概念的呈现一定要清晰的;第三，考虑到我们自己在轨的这种环境，它一定是天地之间有一定差异，能够呈现出比较强烈的对比;第四，展示性、传播性，一定要能够引起孩子们的兴趣。”

　　为了让这堂课生动有趣又安全科学，这次载人航天部门专门组织了一支实验设计团队，大家都一致同意，要从孩子的视角出发来选择他们感兴趣的内容。

　　这个泡腾片实验是昨天(12月9日)太空课的压轴节目，从课表一发布就吸引了许多人。这么好玩的实验，最初的设计灵感其实就来自于中国科技馆一场航天科普讲座上孩子的提问。

　　中国科技馆展览教育中心主任齐欣：“有一个小男孩手举得高高的，他说我想问在空间站打嗝怎么办?我们找了专家进行论证，其实打嗝也是体内气体外溢。我们也是查了大量资料，在一个非常巧合的情况下，看到了泡腾片，泡在水里面咕嘟咕嘟往外冒泡，这个也是气体释放的过程。当时我们想象不到在太空中，将会是什么样的现象。”

　　这个实验设想提出后，大家都非常感兴趣，但是对上天做这个实验，当时讨论后并没有取得一致的意见。

　　中国科技馆展览教育中心主任齐欣：“当时讨论的时候觉得有一定危险性，毕竟有气体释放，要是处理不好的话，会不会对其他设备造成一些影响。”

　　出于安全的考虑，泡腾片实验最初并没有被列入此次授课内容里。但是，王亚平对这个实验很感兴趣，她提出，愿意上天先试一试，看看效果如何。在她的坚持下，泡腾片被带上了空间站，在第一次尝试时，航天员们非常谨慎，用吸水物围住随时可能炸开的水球，然而让人担心的情况并没有出现，气泡都被包在了水球里。

　　为了最好的授课效果，这次授课的内容，都是经过航天员数次细致的备课和天地反馈后才最终确定的，很多时候备课还要占用他们的休息时间，好在最后的呈现效果非常完美。利用难得的微重力环境，这些实验既介绍了物理原理，也展现了航天员的日常生活、科学工作，还包含了一位妈妈在太空对自己女儿的思念。

　　王亚平：“这是我和我的女儿在地球上一起准备的花朵折纸，同学们看到了吗?花朵在慢慢地展开，看到这朵花我就想到了我的女儿。”

　　在准备课堂内容时，各位专家又考虑，只看航天员老师动手操作，印象或许还不够深刻，如何让学生们更直观地了解天地差异带来的变化和不变呢?这次的地面课堂专门设计了地面对照实验，除了主课堂和四个分课堂，通过流动科技馆和科普大篷车，全国150多个学校的孩子都收到了来自太空课堂的地面实验器材，参与天地同步实验。

　　上课的地点虽然各不相同，同学们也体会到了同样的沉浸感和参与感。

　　让地面和太空享受同样顺畅的沟通，是保障这堂课顺利完成的最后一道技术关口。天地六路同时在线，信号的传输总有时间的差别。中央广播电视总台的直播团队在此前进行了多次演练，尽可能把距离带来的延时感降到最低。

　　中央广播电视总台太空授课直播系统导演孟繁伍说：“我们在操作的时候也多次演练，然后让大家可以通过听口令的方式来减缓延时。既要听我的，如果听不清我的也可以选择听现场的扩音，所以这是双重保障。”

　　8年前的太空授课，王亚平老师娓娓道来的讲述就让人印象深刻，但是很少有人知道，当时她在讲课时，全程都会通过耳机听到地面播出的自己授课的声音，这一次地面直播团队也特意做了处理，让航天员在讲课时能够更加专注。

　　中央广播电视总台太空授课直播系统技术负责人周磊说：“当时受条件限制，太空上他们看到的是播出信号，播出信号把她自己的声音混在里面。这次我们再送到太空的信号会把航天员的声音信号先行处理掉，让他们听到的只是地面人对他们提问的声音，这样双方交流能更加自然。”

　　8年前，听过王亚平老师天宫授课的学生，有些已经走上了航天的专业道路，也有许多被引进了科学的大门。这一次授课再次收获了新的学生，也让王亚平老师有了更多的期待。

　　太空授课圆满成功的背后，是无数人努力付出、不断探索的结果，彰显着中国载人航天事业的跨越式发展。此次天宫授课是我国空间站阶段太空系列课堂的第一课，未来航天员们将陆续在空间站开讲，带着大家领略奇妙太空，分享宇宙知识。借用王亚平的一句话：“飞天梦，永不失重;科学梦，张力无限!”