北京时间2021年12月9日16时许，天地信号接通，一个悬浮在空中匀速自转的小小陀螺出现在同学们眼前。“欢迎来到‘天宫课堂’！”清脆清晰的声音响起，化身“太空教师”的神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富出现在画面中，“天宫课堂”第一课在中国空间站正式开讲。

这是时隔8年之后，中国航天员再次进行太空授课，也是中国空间站首次太空授课活动。

●太空教室 “太空教师”两堂课讲了啥

2011年9月29日天宫一号在酒泉卫星发射中心发射升空，在轨期间，天宫一号先后与神舟八号、神舟九号和神舟十号飞船完成多次空间交会对接；2016年3月16日，天宫一号正式终止数据服务；2018年4月2日再入大气层，销毁部分器件，陨落南太平洋。天宫一号是中国载人航天工程发射的第一个目标飞行器，中国第一个空间实验室，也是中国空间站的起点。

2013年6月11日17时38分神舟十号在酒泉卫星发射中心发射，搭载三位航天员——聂海胜、张晓光、王亚平，在轨飞行十五天左右，6月13日与天宫一号进行对接，6月26日回归地球。

2013年6月20日，我国的首堂太空课程在天宫一号课堂开讲。

主讲：航天员王亚平

助教：航天员聂海胜、张晓光

在不到一小时的时间中，王亚平变身王老师，在聂海胜和张晓光的配合下向观众展示了航天员如何称体重、太空悬空打坐和旋转，弹簧秤实验、小球单摆实验、陀螺实验、水滴试验、水膜和水球实验等，使同学们了解失重条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用，加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。

2021年4月29日，22.5吨重的中国空间站天和核心舱从文昌航天发射场启程，核心舱作为空间站的主控舱段，既是空间站的管理和控制中心，也是航天员生活的主要场所，已有能力支持航天员长时间在太空生活。

2021年10月16日0时23分神舟十三号在酒泉卫星发射中心发射，搭载三位航天员——翟志刚、王亚平、叶光富。10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。

2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课在中国空间站开讲。

主讲：航天员王亚平

助教：航天员翟志刚、叶光富

在约60分钟的授课中，神舟十三号飞行乘组展示了空间站工作生活场景，演示了微重力环境下细胞学实验、人体运动、液体表面张力等神奇现象，并讲解了实验背后的科学原理。授课期间，航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了实时互动交流。

从神舟十号到神舟十三号，从天宫一号到中国空间站，两次太空授课彰显着中国载人航天事业的跨越式发展，也打开了孩子们认识太空的大门。

“这次时隔8年的太空授课在新的‘教室’——我们自己的空间站，是一个全新的开始，给人很大的想象和实践空间，十年后也许这些孩子就可以进入空间站讲课！”参与本次太空授课内容设计的太空授课科普专家团成员、北京交通大学理学院副教授陈征激动地说，这一堂太空课的意义绝不仅仅在于精彩的实验和现象，更重要的是激发孩子们的好奇心，促使他们去观察这些现象，进而去思考、去探索，把科学思维的种子种进心里。

●课堂互动 听课学生与“太空教师”同步进行实验

在地球上，泡腾片遇到水之后会产生很多气泡，那么在太空，泡腾片与水球相遇会发生什么变化？在“天宫课堂”上，太空教师王亚平做了这样一个实验。只见泡腾片在水球里不断冒泡，但在失重环境下，气泡虽然不断产生，但并没有离开水球。而随着气泡不断增多，水球逐渐变成了一个充满欢乐的气泡球。在地面观看课程直播的众多学生，和在太空中的王亚平同步进行着泡腾片入水实验。“天地”实验的差异，让学生更加形象地观察到物理规律的异同。

此外，在此次“天宫课堂”中，王亚平在翟志刚、叶光富的辅助下，拿出了一朵和女儿一起完成的折纸花向大家演示了水膜试验。随后，这朵花在太空中绽放。

资料显示，失重环境会导致人体的血液分布和地面不同，下肢的血液会上涌，进而影响人体的健康，如何减轻失重对身体的影响？“天宫课堂”上，太空教师翟志刚展示了航天员的秘密武器。

翟志刚在直播里展示称：“同学们，失重对我们的心血管有影响，对我们的骨骼有影响，对我们的肌肉有影响。为了防护失重导致我们肌肉萎缩，在我们空间站里，除了有跑台、自行车、拉力器以外，还有一件秘密武器。”

他指向充当“模特”的叶光富解释称：“叶老师穿的这身衣服从外表上看没有什么区别，但胸部拉带的两个调节环，可用来调节胸部弹力拉带的松紧。通过这些拉带把人体给束缚紧，使肌肉可以长时间保持一定的张力，就可以有效预防失重带给我们的肌肉萎缩，这套衣服的名字就叫企鹅服。”

第三位太空教师叶光富在“天宫课堂”里展示了太空中细胞的神奇变化。叶光富在讲授中展示了心肌细胞在荧光显微镜下观察到的画面。“同学们有没有看到有一闪一闪的荧光，知道这是为什么吗？其实这是细胞自身生物电的一种反应，因为这些细胞是活的，我们是利用生物电激发荧光这么一个特殊的手段才能看到这样一种画面。”

值得注意的是，在2013年6月20日的首次太空授课中，当时的摄像机数量非常有限。舱外、舱内分别有两个摄像机，再加上一个是移动的，一共只有五台摄像机。而此次太空授课，空间站组合体的摄像机数量已经达到了二十多路。无论是从舱外还是舱内，各个角度都会被摄像机覆盖。此外，除数量变多，其传输质量也变高了不少。而且此次授课中，每一个航天员都有自己承担的讲课部分。因此，没有人充当固定的摄像师，三位航天员都要互为摄像师。

为了准备好这次授课，太空中的三位授课老师不仅要仔细备课，地面也要做到万无一失。据了解，在太空授课的这段时间，所有的监测任务会回到地面，由地面工作人员来替空间站的航天员们进行监测。

●太空授课内容选择有讲究 教具重量体积“精打细算”

“天宫课堂”第一课顺利开讲，这是中国空间站首次太空授课直播，太空授课中航天员与地面工作人员分别需要做哪些准备？国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光对此进行了解读。

杨宇光表示，太空授课需要精细准备。从工程技术方面来讲，最大挑战是通畅的通信链路，要保障视频清晰不卡顿，需要“天链”中继卫星、空间站、地面测控站密切配合。

另外，太空授课用的辅助教具需要通过天舟货运飞船或随神舟飞船乘组送上空间站。尽管天舟飞船能搭载6吨多的物资，但大多数是航天员生活所需消耗品、科研用品等，留给教具的空间不多，这就需要精打细算。教具重量、体积都有限制，需经特殊设计和考虑。教具在运送过程中，还会经历超重和剧烈振动的恶劣环境，因此要事先对教具进行振动实验等考核。

杨宇光称，在课程遴选方面，天地之间有差别的现象更适合作为授课内容，比如微重力条件下的物理、化学现象等。他表示，航天员在空间站进行的研究包括科学研究和工程研究两大类。前者是对自然现象进行研究，如微重力条件下的流体流动、物体燃烧等物理化学现象，后者包括工程实践，如水净化系统、尿处理系统等。

杨宇光表示，未来航天科普教育活动可以从广度和深度两个方向发展。一是教学内容范围更广泛，不仅限于微重力条件下的物理化学现象，也可以介绍太空科学研究和工程研究；二是可以开展更多有深度、有影响力的活动，中国已经有学生制作的立方星，随着航天发射任务搭载进入太空，未来也可以有学生设计的空间科学实验进入太空，比如美国的航天飞机曾搭载中国学生设计的科学实验项目飞天，其中一个实验是研究草履虫在失重环境下的生长繁殖。

●“天宫课堂”有何意义？ 实现中国空间站授课“零突破”

对于太空授课活动，航空航天专家宋忠平评论称，此次授课意义重大，实现了中国空间站授课零的突破，“这次的课程叫做‘天宫课堂’课，这预示着我们的‘天宫课堂’将成为系列课程，是太空授课常态化的开始。”

他还表示，从直播中可以看到，各地的青少年兴趣盎然，提问踊跃，这侧面说明太空授课非常成功，对于中国面向青少年的太空科普作用巨大。另外，中国的“天宫课堂”面向全球直播，不但会带动中国的青少年踊跃学习、探索航空航天知识，同时有益于带动全球青少年对太空的向往。“就像王亚平在授课中提到的，青少年学生朋友是祖国的花朵、中国航天事业的未来，甚至于人类航天事业的未来，正是在青少年身上。”

对于太空授课的难点，宋忠平认为是空间站等平台的搭建。他表示：“实际上，太空通讯、直播等技术性难题，对于已经解决了绕月飞行、火星车落火等难题的中国而言，不是什么难事。而空间站授课的最大瓶颈，其实正是空间站本身的建造建设。对比国际空间站寿命即将到期，中国的空间站未来一段时间里可能会是人类唯一的空间站，这本身就足以证明中国的实力和对全人类做出的贡献。”

据中国载人航天工程办公室表示，后续，“天宫课堂”将持续开展太空授课活动，积极传播载人航天知识和文化，持续开展形式多样、内容丰富的航天科普教育。

此次太空授课结束时，王亚平为同学们送上了和8年前首次太空授课同样的祝福：“飞天梦永不失重，科学梦张力无限。同学们，期待下次再见！”（范思慧 整理）