焦點(diǎn)訪談：太空課堂如何“備課”

央視網(wǎng)消息（焦點(diǎn)訪談）：這個(gè)懸浮轉(zhuǎn)動(dòng)的陀螺，是一枚在太空旋轉(zhuǎn)的陀螺，8年前，太空教師王亞平在天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室給大家?guī)砹艘惶镁实奶帐谡n，其中就介紹了陀螺在太空的運(yùn)動(dòng)。8年后，這枚陀螺再次引導(dǎo)大家進(jìn)入太空課堂。12月9日，航天員王亞平和神舟十三號(hào)飛行任務(wù)的指令長翟志剛、航天員葉光富一起，在中國空間站天和核心艙帶來了全新的太空授課，通過中央廣播電視總臺(tái)的直播向全球開課。但是，要完成這堂45分鐘的課程并不簡單，不僅需要許多部門的通力合作，更需要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的備課。

時(shí)隔8年，太空課堂再次開講。更寬敞的教室、更豐富的教具，還有更加炫目的實(shí)驗(yàn)，空間站太空課堂第一節(jié)課就讓地上的同學(xué)們大呼過癮。

老師遠(yuǎn)在太空，地面的學(xué)生又是成千上萬，要完成這樣這一場大型沉浸式互動(dòng)網(wǎng)課并不像看起來這么容易。

要保證這堂太空授課順利完成，最大的前提就是保持穩(wěn)定的天地通話信號(hào)。這次授課通過“天鏈”中繼衛(wèi)星和地面各個(gè)測控站傳送信號(hào)?！疤戽湣笔菫檩d人航天工程量身定制的地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，已經(jīng)發(fā)展到了第二代，是許多航天器與地面交流的橋梁。授課當(dāng)天早上，北京下起了小雨，然后又開始起霧，陰霾的天氣可能會(huì)給信號(hào)傳輸帶來一點(diǎn)兒麻煩，因此提前準(zhǔn)備就非常重要。

北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總師孫軍說：“整個(gè)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，包括地面的鏈路都進(jìn)行了認(rèn)真檢查，特別是我們都安排了主備兩個(gè)通道的通信鏈路建設(shè)，從國家中繼衛(wèi)星的能力上來講，任何一個(gè)單顆中繼衛(wèi)星都能夠支持授課時(shí)間。我們是主用”天鏈“一號(hào)03星，如果出現(xiàn)問題還會(huì)把它切換到后續(xù)的”天鏈“二號(hào)01星來進(jìn)行太空授課活動(dòng)。”

在這次清晰的課堂畫面里，首次變身太空教室的核心艙寬敞明亮，各位航天員老師們在里面活動(dòng)自如，讓人很容易忘記這個(gè)太空教室其實(shí)是以每秒7.68公里的速度繞著地球高速飛行，如果飛行姿態(tài)無法穩(wěn)定，不光授課可能無法順利進(jìn)行，航天員的正?；顒?dòng)也要受到影響。要讓這個(gè)重幾十噸的組合體在太空保持平穩(wěn)的飛行姿態(tài)，依靠的原理正是來自把大家?guī)胩照n堂的教具：陀螺。

航天科技集團(tuán)五院產(chǎn)品首席專家、502所科技委副主任、產(chǎn)品總工程師張激揚(yáng)說：“陀螺的原理有很廣泛的用處，控制力矩陀螺就相當(dāng)于空間站的胳膊和腿，授課的時(shí)候就是靠它來保持咱們整個(gè)的平穩(wěn)。核心艙上的錐面，錐面的柱段外表面上有六個(gè)大球，白色的大圓球很醒目、很顯眼，那個(gè)就是控制力矩陀螺，咱們的航天器即便壞了一個(gè)，依然有姿態(tài)穩(wěn)定調(diào)節(jié)的功能?！?/p>

有了穩(wěn)定的環(huán)境，授課才能正常開始。45分鐘的授課時(shí)間里，能不能抓住同學(xué)們眼球，上課內(nèi)容的準(zhǔn)備是最關(guān)鍵的。早在神十三飛行乘組出發(fā)之前，授課準(zhǔn)備團(tuán)隊(duì)就開始了這個(gè)工作。

中國航天員科研訓(xùn)練中心助理研究員石玉生說：“我們選實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)很簡單：第一，確保安全，一定對航天器、航天員沒有影響，不會(huì)對他們的安全造成影響；第二，它的科學(xué)概念的呈現(xiàn)一定要清晰的；第三，考慮到我們自己在軌的這種環(huán)境，它一定是天地之間有一定差異，能夠呈現(xiàn)出比較強(qiáng)烈的對比；第四，展示性、傳播性，一定要能夠引起孩子們的興趣?！?/p>

為了讓這堂課生動(dòng)有趣又安全科學(xué)，這次載人航天部門專門組織了一支實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，大家都一致同意，要從孩子的視角出發(fā)來選擇他們感興趣的內(nèi)容。

這個(gè)泡騰片實(shí)驗(yàn)是昨天（12月9日）太空課的壓軸節(jié)目，從課表一發(fā)布就吸引了許多人。這么好玩的實(shí)驗(yàn)，最初的設(shè)計(jì)靈感其實(shí)就來自于中國科技館一場航天科普講座上孩子的提問。

中國科技館展覽教育中心主任齊欣：“有一個(gè)小男孩手舉得高高的，他說我想問在空間站打嗝怎么辦？我們找了專家進(jìn)行論證，其實(shí)打嗝也是體內(nèi)氣體外溢。我們也是查了大量資料，在一個(gè)非常巧合的情況下，看到了泡騰片，泡在水里面咕嘟咕嘟往外冒泡，這個(gè)也是氣體釋放的過程。當(dāng)時(shí)我們想象不到在太空中，將會(huì)是什么樣的現(xiàn)象。”

這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)想提出后，大家都非常感興趣，但是對上天做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)討論后并沒有取得一致的意見。

中國科技館展覽教育中心主任齊欣：“當(dāng)時(shí)討論的時(shí)候覺得有一定危險(xiǎn)性，畢竟有氣體釋放，要是處理不好的話，會(huì)不會(huì)對其他設(shè)備造成一些影響。”

出于安全的考慮，泡騰片實(shí)驗(yàn)最初并沒有被列入此次授課內(nèi)容里。但是，王亞平對這個(gè)實(shí)驗(yàn)很感興趣，她提出，愿意上天先試一試，看看效果如何。在她的堅(jiān)持下，泡騰片被帶上了空間站，在第一次嘗試時(shí)，航天員們非常謹(jǐn)慎，用吸水物圍住隨時(shí)可能炸開的水球，然而讓人擔(dān)心的情況并沒有出現(xiàn)，氣泡都被包在了水球里。

為了最好的授課效果，這次授課的內(nèi)容，都是經(jīng)過航天員數(shù)次細(xì)致的備課和天地反饋后才最終確定的，很多時(shí)候備課還要占用他們的休息時(shí)間，好在最后的呈現(xiàn)效果非常完美。利用難得的微重力環(huán)境，這些實(shí)驗(yàn)既介紹了物理原理，也展現(xiàn)了航天員的日常生活、科學(xué)工作，還包含了一位媽媽在太空對自己女兒的思念。

王亞平：“這是我和我的女兒在地球上一起準(zhǔn)備的花朵折紙，同學(xué)們看到了嗎？花朵在慢慢地展開，看到這朵花我就想到了我的女兒?！?/p>

在準(zhǔn)備課堂內(nèi)容時(shí)，各位專家又考慮，只看航天員老師動(dòng)手操作，印象或許還不夠深刻，如何讓學(xué)生們更直觀地了解天地差異帶來的變化和不變呢？這次的地面課堂專門設(shè)計(jì)了地面對照實(shí)驗(yàn)，除了主課堂和四個(gè)分課堂，通過流動(dòng)科技館和科普大篷車，全國150多個(gè)學(xué)校的孩子都收到了來自太空課堂的地面實(shí)驗(yàn)器材，參與天地同步實(shí)驗(yàn)。

上課的地點(diǎn)雖然各不相同，同學(xué)們也體會(huì)到了同樣的沉浸感和參與感。

讓地面和太空享受同樣順暢的溝通，是保障這堂課順利完成的最后一道技術(shù)關(guān)口。天地六路同時(shí)在線，信號(hào)的傳輸總有時(shí)間的差別。中央廣播電視總臺(tái)的直播團(tuán)隊(duì)在此前進(jìn)行了多次演練，盡可能把距離帶來的延時(shí)感降到最低。

中央廣播電視總臺(tái)太空授課直播系統(tǒng)導(dǎo)演孟繁伍說：“我們在操作的時(shí)候也多次演練，然后讓大家可以通過聽口令的方式來減緩延時(shí)。既要聽我的，如果聽不清我的也可以選擇聽現(xiàn)場的擴(kuò)音，所以這是雙重保障?！?/p>

8年前的太空授課，王亞平老師娓娓道來的講述就讓人印象深刻，但是很少有人知道，當(dāng)時(shí)她在講課時(shí)，全程都會(huì)通過耳機(jī)聽到地面播出的自己授課的聲音，這一次地面直播團(tuán)隊(duì)也特意做了處理，讓航天員在講課時(shí)能夠更加專注。

中央廣播電視總臺(tái)太空授課直播系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人周磊說：“當(dāng)時(shí)受條件限制，太空上他們看到的是播出信號(hào)，播出信號(hào)把她自己的聲音混在里面。這次我們再送到太空的信號(hào)會(huì)把航天員的聲音信號(hào)先行處理掉，讓他們聽到的只是地面人對他們提問的聲音，這樣雙方交流能更加自然。”

8年前，聽過王亞平老師天宮授課的學(xué)生，有些已經(jīng)走上了航天的專業(yè)道路，也有許多被引進(jìn)了科學(xué)的大門。這一次授課再次收獲了新的學(xué)生，也讓王亞平老師有了更多的期待。

太空授課圓滿成功的背后，是無數(shù)人努力付出、不斷探索的結(jié)果，彰顯著中國載人航天事業(yè)的跨越式發(fā)展。此次天宮授課是我國空間站階段太空系列課堂的第一課，未來航天員們將陸續(xù)在空間站開講，帶著大家領(lǐng)略奇妙太空，分享宇宙知識(shí)。借用王亞平的一句話：“飛天夢，永不失重；科學(xué)夢，張力無限！”