六千万师生共赏太空课
时间：2020-05-20 07:53:49 来源：达达文档网 本文已影响 人 
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导语：科幻作家刘慈欣说：“这堂课最伟大的地方不在于简单展示了几个知识点，而是像一支画笔一样，为孩子们描述了一个与地球重力世界不同的太空世界，，”
中国航天史上首次太空授课，于6月20日10时04分至10时55分开课，女航天员王亚平在指令长聂海胜的配合下做了5个有趣的物理试验，并通过天地对话给中小学生进行了答疑。航天员张晓光全程负责摄像，在大约40分钟的授课中，航天员通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个基础物理实验，展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象。他们讲解了实验背后的物理原理，并通过视频通话与地面课堂师生进行互动交流。
地面课堂设在位于北京市海淀区的中国人民大学附属中学。包括少数民族学生、进城务工人员随迁子女及港澳台地区学生代表在内的330余名中小学生参加了地面课堂活动，全国8万余所中学6000余万名师生通过电视直播同步收看。
作为中国首次太空授课的“预热”，地面课堂师生对航天飞行涉及的物理原理展开讨论。20日9时51分地面课堂开始上课，师生们首先观看讲述航天员太空生活的电视短片《太空中的衣食住行》。地面课堂的大屏幕上展示了方便美味的太空食品，以及航天员在太空吃饭、喝水的画面。地面课堂活动的主持人是中国人民大学附属中学物理老师宓奇和北京市第101中学物理老师史艺。
10时04分太空授课开讲，太空授课主讲人王亚平说：现在我们是在远离地面300多千米的天宫一号实验舱里向大家问好。同学们都知道，失重是太空环境中最独特的现象，那么首先让我们的指令长来给大家表演几个高难度的动作吧。只见指令长聂海胜“悬空打坐”，王亚平轻轻一推，聂海胜就飘到了实验舱的另一头。有了精彩的开场白，王亚平后面的试验课越发吸引人。
太空称重
王亚平拿出两个完全一样的弹簧。弹簧的底端分别固定了两个质量不同的物体。如果在地面，由于这两个物体质量不同，所以这两根弹簧的伸长量肯定是不同的。但在太空中，两个弹簧却停留在了同一位置，无法显示出两个物体质量的差别。
王亚平首次当老师，讲课之余还不忘启发同学们，在接过聂海胜递过来的弹簧教具后，她将两个弹簧拉到同一位置，再松手，看得出弹簧的振动频率明显不一样，“同学们看到了吧，利用这个现象能否设计出一种测质量的方法呢，这个问题就留给你们来慢慢思考吧。”
那在太空中航天员想要知道自己是胖了还是瘦了，该怎么办呢？王亚平接下来向大家展示了测质量的装置——“质量测量仪”，并请聂海胜共同演示。首先让聂海胜固定在质量测量仪上，然后王亚平把连接运动机构的钢丝绳拉到指定位置，之后拉力会使他回到初始位置，这样就测出了他的质量：74千克。
这台质量测量仪用的是什么物理原理呢？王亚平解释说，其实就是我们学过的牛顿第二定律。“物体受到的力等于它的质量乘以加速度。测出力和加速度，就可以算出质量了。因此，我们设计了一个‘弹簧一凸轮’机构，能够产生一个恒定的力，就是刚才把聂海胜拉回到初始位置的力。我们还设计了一个光栅测速系统，能够测出刚才身体运动的加速度。然后根据牛顿第二定律，就可以算出身体的质量了。”
太空单摆
太空单摆实验中出现了让人匪夷所思的现象。
王亚平展示了一个支架，细绳将小球连接在支架上，形成了一个我们地面上常见的单摆。当王亚平推动小球时，小球并没有像在地面上一样做往复摆动，而是轻轻地飘荡在空中，貌似无力地无规则移动，“这是为什么呢？”王亚平让同学们思考，答案很明显，“因为在太空中小球处于失重状态，没有了回复力。”
接下来王亚平推了小球一下，小球竟然在做圆周运动！再换个方向演示，小球仍然在做圆周运动！这是因为在太空中，小球处于失重状态，即使我们给小球一个很小的初速度，它也能绕摆轴做圆周运动；但是在地面上却需要一个足够大的初速度才能够实现。
看到这一现象的同学们吃惊地睁大了眼睛，一个同学站起来提问，说很好奇航天员在太空里是否有上和下的方位感。“这是一个非常有意思的问题”，王亚平通过杂技表演为同学们作解答，在聂海胜的帮助下，她旋转了两个90度，“太空中我们自身的感觉，在方位上无所谓上和下的区别，无论头朝向哪个方向，我们自身的感觉都是一样的。不过在天宫里，为了便于工作和生活，我们也人为地定义了上和下，并且把朝向地球的一侧作为下方，并铺设了地板。”
太空陀螺
一个彩色“陀螺”的出现意味着第三个实验开始了，“下面开始的演示在地面上可是很难做到的，你们要仔细地看哦！”王亚平卖起了关子，她先是把静止的陀螺悬空放置，给它一个干扰力，这个静止的陀螺就会翻滚着向前运动，它的轴向发生了很大的改变。之后把它抓回来让它旋转起来，这次，它不翻滚了，而是晃动着向前走。王亚平再次把它抓回来。
为了让同学们看得更清楚，王亚平又拿出另一个陀螺，让它们一个静止，一个转动，给它们同样的干扰力，结果静止的陀螺开始翻滚着向前移动，而旋转的陀螺虽然是晃动但是轴向基本没有改变。
高速旋转的陀螺具有很好的定轴性，这项试验说明，陀螺这一定轴特性在天上地上是完全一样的。
太空水膜
整个太空授课的最高潮出现在最后两个实验中：太空制作水膜和水球。
王亚平先拿出一个在太空中喝水用的饮水袋并将其打开，水并没有流下来，王亚平从水袋中挤出一个水滴，这颗晶莹剔透的水滴悬浮在空中，“为了避免它到处乱飞，我要用独特的方法来收集它。正好可以润润嗓子。”说着王亚平张嘴把飘浮在空中的水滴吃了进去，这个奇妙的画面引起地面课堂上学生的一阵惊叹。
接下来的一幕更是让人惊叹，王亚平用一个金属圈伸进水袋里，当金属圈拉出来时，圈上套着一个漂亮的水膜。当她轻轻地晃动金属圈时，水膜依然结实地黏附在圈上，看到这一幕，地面课堂响起了热烈的掌声。为了验证这个水膜是否结实，王亚平先是轻轻地晃动它，它没有轻易地破裂，而是甩出来一些小水滴，这个小水滴被航天员用吸水纸收集走，以避免它们到处乱飞影响设备安全。
地面上有重力的影响，所以水膜很容易破裂，而在太空中，由于处于失重状态，水的表面张力就能轻松地形成水膜。接下来王亚平试着把一个中国结贴到水膜的表面，看它能不能承受住这个中国结。贴上了！看来这个水膜还是足够结实！
太空水球
王亚平重新做了一个水膜，并一点点地往水膜上加水，水膜在一点一点地变厚，最终变成了一个亮晶晶的大水球。可以看到，水球的中间有很多小气泡，这是因为刚才注水用的饮水袋中本身就存在着很多小气泡，王亚平用一个注射器把这些小气泡抽出来。现在水球看起来像一个透镜，透过它可以看到王亚平的倒影。
随后王亚平用注射器往水球中间注入了两个气泡。这两个气泡并没有融合到一起，而是单独地存在着。最后的高潮时刻来临了，王亚平将带颜色的液体注入到她刚刚制作的水球中，当红色的液体在水球中慢慢地散开，水球由透明变成红色，在张晓光的镜头里，这个漂亮的水球微微晃动，娇嫩欲滴，不禁让人感叹物理世界的神奇。
试验结束后，王亚平说：刚才我们给大家展示了几个在失重环境下奇特的物理现象。利用太空这种独特的资源，一方面我们可以开展基础研究，另一方面，我们还可以为应用服务。比如说在失重环境下，我们可以获取到结构更加均匀、完整、尺寸更大的半导体机器，开展材料的基础研究。通过对比差异，来优化和改造地面的生产工艺。再比如说在失重环境下，冷原子中的频率稳定度会大大的提高，可以用于未来的高精度的卫星导航定位系统。
太空答疑
10：45
同学：王亚平老师您好，刚才的水实验我觉得非常非常有趣，我还想知道的就是这些实验用水是你们从地面直接带上去的？还是在天宫生活中循环再生的？之后这些水还能够被回收起来再利用吗？
10：46
聂海胜：我们在天宫一号上使用的水部是从地面上带来的，在太空资源的循环利用是非常重要和有价值的，这需要有先进的技术和复杂的设备。因此，短期飞行来说还是一次性用水更经济，我国的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术，在天宫一号里，我们也进行了部分相关关键技术的验证实验。我国科研人员将会把中国空间站建设成为运行高效、节约的空间站。
同学：亚平老师，您在太空中能看得到太空垃圾吗？天宫一号是否有应对太空垃圾的防护措施呢？
10：47
王亚平：在飞行的这几天，我们还没有看到太空垃圾，不过事实上太空垃圾确实是存在的。虽然它与航天器相撞的几率很小，但是数量却不少，而且一旦与航天器相撞，后果将不堪设想。因此，在发射前我们就对太空垃圾进行了预警分析，也对我们的天宫一号进行了相应的规避和防护措施，以确保航天员的安全。
10：48
同学：航天员老师好，我想问您一个问题，您在太空中需要生活很长时间，您采取了哪些措施来应对失重环境对身体的不利影响？
10：49
聂海胜：在太空航天员会遇到失重、噪声、狭小密闭环境等不利因素的影响。失重会造成人体心血管失调、骨丢失、肌肉萎缩等。为了有效对抗失重，我们通常采用体育锻炼、药物和体液重新分布等方法来进行防护。这次我们从地面也带来了很多设备，比如企鹅服、套袋，像拉力器、自行车供量计等。刚才给大家授课的小讲堂，其实就是一辆自行车供量计改装的，等一会儿我们重新组装，成为一个体育锻炼的太空自行车1
10：50
同学：王老师您好，我想问您在天空中看到的景象和在地面上看到的有什么不同？星星会闪烁吗？您能看见UFO吗？
10：51
王亚平：这确实是一个很奇妙的问题。透过舷窗我们可以看到美丽的地球，还可以看到日月星辰，但是到现在为止我还没有看到UFO。由于我们处于大气层之外，没有了大气的阻挡和干扰，我们看到的星星是格外的明亮，但是看到的星星就不会闪烁了。同样，由于没有了大气对光的散射作用，我们看到的天空不是蓝色的，而是青翠的黑色。另外我要告诉你们一个很奇妙的现象，现在我们每天都可以看到16次日出，因为我们每90分钟就可以绕地球一圈。
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中美“太空教师”互致祝愿
6月13日，62岁的芭芭拉致信王亚平，表达了她对神舟十号航天员的问候和祝愿，并对王亚平担任首位中国太空授课教师给予热切期盼和鼓励。“亲爱的王亚平：在你环绕地球而行并准备从太空授课之际，我代表全世界的教师和学生向你致以荣耀和爱的问候。我们为你骄傲。我们希望你和你的乘员组同事平安和成功。你在那里一定非常忙碌，但请记得花些时间望向窗外。中国和这个世界美丽迷人。
您真诚的芭芭拉·摩根”
6月20日，王亚平在天宫给芭芭拉-摩根发了一个电邮。信中写道：“亲爱的芭芭拉·摩根女士：在遥远的太空收到您的来信，我和我的同事感到很高兴，谢谢您对我们的关心和祝愿，对您为世界载人航天和教育事业做出的贡献表示敬佩和敬意。
今天，我们顺利完成了太空授课活功，与亿万中国学生一起分享了太空的神奇和美妙，收获了知识和快乐，希望您和世界各地的教师、学生看到后能够喜欢。飞行期间，我经常会通过舷窗遥望我们美丽的家园。太空寄托着人类美好的向往，知识是走向太空的阶梯。我们愿与您一道为开启全世界青少年朋友热爱科学、探索宇宙的梦想共同努力。”
从小学教师训练为职业航天员的芭芭拉·摩根，是于2007年8月乘坐“奋进”号航天飞机进入国际空间站的。在人类第一次太空授课中，她通过视频向学生展示了在太空运动、喝水等情景。
神秘礼物
神九女航天员刘洋6月13日在奥地利参加女性太空飞行50周年纪念活动时向媒体透露，她为王亚平准备的“惊喜”是一份亲手制作的手工制品。还有一份礼物由她与景海鹏、刘旺一道完成，作为神九乘组留给神十乘组的惊喜。刘洋说，希望借这份礼物向航天员送上最美好的祝愿，愿他们平安幸福。
当晚，四位女航天员参加了在维也纳自然博物馆举行的公众见面活动，作为在场最年轻的女航天员，身着唐装的刘洋成为现场的焦点人物。
在互动环节有观众提到，当前女性占航天员总数不到十分之一，对此刘洋回答说：“在我们的神舟十号不是又有一位女性的身影吗？我想我们女性探索太空的脚步会越来越快，这个比例在不久的将来也许就会被打破，我们也期待越来越多的女性加入到航天员队伍的大军中。”
57名女航天员进入太空
1963年6月16日，前苏联女航天员捷列什科娃进入太空飞行，成为人类首位女航天员。50年来，全世界共选拔出90名女航天员，其中有7个国家的57名女航天员进入过太空，包括正在执行神十任务的中国女航天员王亚平。
作为“同仁”，这些航天界的“半边天”一直关注着彼此。去年神九飞天时，世界首位进行太空行走的女航天员斯韦特兰娜·萨维茨卡娅曾祝刘洋享受太空之旅。
90名女航天员中美国57人，苏联，俄罗斯18人，其他国家15人。进入太空的女航天员中美国45人，俄罗斯3人，加拿大、日本、中国各2人，法国、英国、韩国各1人。统计显示，各国女航天员入选时平均年龄31岁，最大年龄44岁，最小年龄21岁。
目前，世界上现役女航天员人数共计25人，其中美国19人，中国2人，加拿大、意大利、日本和俄罗斯各1人。她们中有17人曾执行过飞行任务，1人正在首次执行飞行任务。统计显示，现役女航天员平均年龄已达43岁，年龄偏大。其中1996年和2009年入选的最多，各占4名。
有4名女航天员为载人航天事业献出了年轻的生命。1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机在发射后爆炸，7名航天员全部遇难，包括2名女航天员克里斯塔-麦考利夫和朱迪丝。雷斯尼克。2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在返航时失事，女航天员卡尔帕纳-乔娜和劳雷尔·克拉克不幸遇难。
