昨日(12月9日)，“天宮課堂”第一課開講，神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站核心艙內進行太空授課。航天員展示了空間站工作生活場景，演示了微重力環境下細胞學實驗、人體運動、液體表面張力等神奇現象，并講解了實驗背后的科學原理。

在空間站做實驗和在陸地上做實驗有什么區別?此次太空授課與2013年6月的太空授課有何不同?新京報記者對話著名航天學者黃志澄，詳解“天宮課堂”。

空間站存在地面難以模擬的長期失重環境

新京報：在空間站做實驗和在陸地上做實驗有什么不同?

黃志澄：眾所周知，在太空飛行的載人航天器內與地面有天壤之別，最顯著的特點是存在地面難以模擬的長期失重環境。在失重環境中，液體中密度不同的成分不會發生沉淀和對流，水和蠟燭燃燒都會呈球狀。

利用失重環境，可以開展許多太空科學研究，對人類社會發展將有重要的促進作用。例如在失重環境中，混合物可以均勻地混合，由此能制成地面上不能得到的特種合金，也能制成新的泡沫金屬。

同時，失重環境可使熔化了的金屬呈絕對球形，冷卻后可以形成理想的滾珠。在太空生產的半導體和蛋白質晶體都比在地面生產的純度更高、更加均勻、沒有缺陷。比如，在電子技術領域，我們就可以利用空間站的特殊環境進行實驗，日后肯定會有所突破。

新京報：一般來講，在空間站可以開展哪些研究?

黃志澄：“國際空間站”的空間應用項目主要包括醫學與生物學研究、生物工程、空間技術、材料科學、教育活動、地球物理學及對地觀測等7個方面的科技研究性應用。

由此可見，太空教育已成為載人航天的一項重要內容，是連接青少年學生與載人航天事業的最好橋梁，也受到越來越多國家的重視。太空教育有多種形式，在太空授課是最典型、最直接的一種方式，可以稱得上是“世界上最高的課堂”。因為這種授課形式特殊，也對培養青少年探索太空的興趣產生了積極影響。

視頻回傳更流暢授課內容更加豐富

新京報：這次太空授課與2013年6月的太空授課有什么不同?

黃志澄：2013年6月20日，神舟十號航天員王亞平在天宮一號內通過電視直播的形式進行了約50分鐘的太空授課。那是中國第一次、世界第二次太空授課。世界第一次太空授課，是美國女航天員巴巴拉·摩根于2007年在“國際空間站”上開展的。

那次，王亞平進行了質量測量、單擺運動、陀螺、水膜和水球共5項太空科學實驗，展示了失重環境下物體運動特性、液體表面張力特性等特殊物理現象。

此次太空授課，“天宮”空間站核心艙比天宮一號目標飛行器要大許多，也更現代化，所以可以更方便、更精彩地演示太空實驗和太空生活等。同時，我國測控通信系統的性能有了很大提高，依靠天鏈一號中繼衛星星座提供的寬帶，可以把太空授課的高清視頻更流暢地傳回地面。此外，在授課內容方面，這次不僅有物理實驗，還有生物實驗，可使青少年更加開闊眼界。

新京報：除了中國以外，其他國家在太空授課方面做得怎么樣?

黃志澄：全球已利用載人航天器中的失重環境進行過許多有趣的太空實驗，其中不少是青少年參與實施的。這些實驗有多種形式，例如學生在指導下提出實驗課題進行實驗設計和實施，收集實驗數據、分析實驗結果，寫出實驗報告。

2012年，美國“龍”飛船把全美多所高校學生參與的23項研究運送到太空，后又帶回地面。這些學生的研究項目是“學生航天飛行實驗計劃”的一部分，該計劃給學生提供機會，涉及微重力下物理、化學和生物學方面的研究項目。

中國5項實驗提案曾登上美國航天飛機

新京報：此次“天宮課堂”還發起了征集活動，向廣大青少年征集提案，此前我們有提案實驗上過天嗎?

黃志澄：1983年，美國航天飛機第四次飛行時，美國宇航局啟動了“搭載罐”計劃，即利用航天飛機搭載其他國家或地區的實驗項目，其中包括各國青少年學生提出的實驗項目。1986年初，“第一屆中國青少年航天飛機實驗活動”開始，至1994年，兩屆活動產生了5個方案上了美國的航天飛機。

方案包括用膠粘法控制航天飛機艙內垃圾;液態混合物的凝固;微重力環境對草履蟲生長和繁殖的影響;失重環境中固—液表面間的相互作用;蠶吐絲織繭實驗。

這5項實驗先后登上美國的航天飛機，前4項實驗中，除了草履蟲實驗由于電池工作壽命限制未獲得成功外，其余3個方案都取得很好的結果。蠶吐絲織繭實驗，由于哥倫比亞號航天飛機在返回過程中解體，這項實驗也歸于流產。

新京報：太空授課對青少年有什么樣的意義?

黃志澄：中國青少年太空實驗活動不僅鍛煉了青少年的獨創能力和實驗設計能力，而且激發了青少年們熱愛航天事業、獻身航天事業的熱情和斗志。例如，上述前4項航天飛機實驗的提案學生在中學畢業后，都免試進入大學學習，畢業后有的學生還加入了中國航天的隊伍。因此，這項活動的意義已遠遠超出其本身，為中國航天事業培養了接班人。

應該說明的是，太空授課是我國課堂教學的一種重要補充，但不能代替學校里的教育。太空授課建立在課堂教學的基礎之上，重力只是影響材料和生物的一個重要因素，而不是所有因素。因此，應該把太空教育融合到日常教育之中。