航天員揭秘問天艙工作生活場景

10月12日，學(xué)生在河南省科技館收看“天宮課堂”第三課。 新華社記者 徐嘉懿 攝

學(xué)生在河南省科技館收看“天宮課堂”第三課。 新華社記者 徐嘉懿 攝

“天宮課堂”第三課地面主課堂設(shè)在中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心。 新華社記者 羅曉光 攝

中國科技館，“天宮課堂”第三課正在進(jìn)行。 新京報(bào)記者 浦峰 通訊員 鄭蓓蓓 攝

10月12日，東四九條小學(xué)的小學(xué)生在向同學(xué)展示毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)成果。 新京報(bào)記者 李木易 攝

北京市廣渠門中學(xué)的學(xué)生在寫觀后感。 受訪者供圖

北京市第十一中學(xué)附屬定安里小學(xué)的學(xué)生在觀看“天宮課堂”直播。受訪者供圖

10月12日下午，“天宮課堂”第三課在中國空間站開講。神舟十四號(hào)飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲擔(dān)任“太空講師”首次在問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)授課。在約50分鐘的授課中，3位航天員介紹、展示了空間站問天實(shí)驗(yàn)艙工作生活場景，演示了微重力環(huán)境下毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、水球變“懶”實(shí)驗(yàn)、太空趣味飲水、會(huì)調(diào)頭的扳手等神奇現(xiàn)象。此外，航天員還介紹了在中國空間站開展的水稻和擬南芥種植研究情況，展示了手套箱剪株操作。授課期間，航天員通過視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時(shí)互動(dòng)交流。

神奇實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生帶著興趣回家

新京報(bào)記者了解到，“天宮課堂”開播正值不少學(xué)校的放學(xué)時(shí)間，除了提醒孩子們回到家也要及時(shí)收看這堂精彩的課程，北京部分中小學(xué)校還組織學(xué)生們在校收看了這堂課程。

北京市第十一中學(xué)附屬定安里小學(xué)（簡稱“定安里小學(xué)”）組織了全校學(xué)生在校收看這場直播。該校德育主任于平介紹，學(xué)校一直重視“天宮課堂”在科學(xué)教育方面的延伸，在了解到這一堂課從15時(shí)許便開始直播后，學(xué)校及時(shí)組織全體同學(xué)一同收看。“在班級內(nèi)孩子們一起收看，有著濃厚的課堂氛圍，高年級的學(xué)生會(huì)思考神奇現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，低年級孩子會(huì)激起對太空課堂的興趣，可以說大家今天都是帶著興趣回家的�！庇谄叫Φ�。

相對于小學(xué)，中學(xué)生在校集體觀看“天宮課堂”的時(shí)間更充裕一些。北京市廣渠門中學(xué)科技教育負(fù)責(zé)人裴毅介紹，該校初一初二學(xué)生在校觀看了這堂課程，還寫了觀看的感受。“最令人驚奇的是太空水稻會(huì)‘吐水’，吐出來的水連成一片，與地球上的水稻截然不同�！痹撔３醵�（1）班學(xué)生劉子堯在感想中寫道。

“天宮課堂”引發(fā)學(xué)生對未知世界的思考

“當(dāng)航天員扔扳手的時(shí)候，我們班學(xué)生都驚呼起來，以為扳手得把問天實(shí)驗(yàn)艙砸穿，這要在地球上，扳手很快就砸到地面了�！倍ò怖镄�學(xué)四（4）班學(xué)生徐子鑫這樣形容同學(xué)們在收看“天宮課堂”的興奮勁兒。他說，當(dāng)大家發(fā)現(xiàn)扳手在微重力環(huán)境下高速旋轉(zhuǎn)但卻位移緩慢時(shí)，長舒了一口氣，“航天員叔叔還來得及接住飛出去的扳手”。

這次的“天宮課堂”共涉及7項(xiàng)展示和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們有各自感興趣的地方。徐子鑫最喜歡“太空趣味飲水”實(shí)驗(yàn)，“地球上一般人不會(huì)用兩米長的管子喝水，喝著喝著就沒氣兒了吧？航天員輕松就喝到了�！�

四（5）班的程思睿則對“毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)”感興趣，她決定回家后第一時(shí)間告訴父母，“我想跟家人分享太空中的實(shí)驗(yàn)和地球?qū)嶒?yàn)結(jié)果是不一樣的，比如在太空上，三根不同粗細(xì)的玻璃管都能吸上來水�！�

相對于小學(xué)生的“看熱鬧”，即將接觸到更多物理學(xué)科知識(shí)的中學(xué)生則有了更深的思考�！疤�空，一個(gè)幽暗無盡的黑色海洋中，蘊(yùn)藏著無限的秘密，太空中，部分定律與地球不同……有沒有‘時(shí)空裂縫’在黑洞之中？”北京市廣渠門中學(xué)初一（10）班學(xué)生李宇軒在課后感想中寫道。不僅每一次的“天宮課堂”都會(huì)引發(fā)他對未知世界的思考，他還希望在今后的課堂上可以看到“碘升華實(shí)驗(yàn)”“水沸騰實(shí)驗(yàn)”“太空酒精燈燃燒”等實(shí)驗(yàn)。

老師們“有備而來” 提前普及物理知識(shí)

“天宮課堂”推出以來，各校對于線下的組織也積累了一定經(jīng)驗(yàn)，裴毅介紹，今年針對太空上會(huì)出現(xiàn)的多項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)，提前安排了物理老師在課程開始前便進(jìn)行知識(shí)普及，讓孩子們帶著問題上“太空課”。

“實(shí)驗(yàn)中有4項(xiàng)涉及物理知識(shí)，我首先要告訴他們?yōu)槭裁匆�到太空做�?shí)驗(yàn)，太空實(shí)驗(yàn)有什么優(yōu)勢�！北本┦袕V渠門中學(xué)科技教師馬云夢介紹，初一的孩子剛上中學(xué)才一個(gè)月時(shí)間，物理知識(shí)幾乎是零，而初二的學(xué)生馬上要學(xué)習(xí)“重力”，這堂“太空課”對于物理老師今后的教學(xué)，可以說是一次生動(dòng)實(shí)踐。她也借此機(jī)會(huì)給孩子們講解了在地球上有電梯、過山車等失重體驗(yàn)，讓學(xué)生們理解航天員的失重環(huán)境，激發(fā)同學(xué)們對于航天航空知識(shí)的熱情。

相對于中學(xué)生來說，定安里小學(xué)科學(xué)教師陳蕓覺得，“天宮課堂”對小學(xué)生是一次學(xué)科啟蒙，有助于他們未來帶著興趣學(xué)習(xí)物理。

現(xiàn)場

北京中小學(xué)開展同步“天地學(xué)習(xí)”

在太空可以用一根兩米長的吸管喝水？航天員上次在太空種植的植物如今怎么樣了？10月12日16時(shí)01分，面向廣大青少年的“天宮課堂”第三課準(zhǔn)時(shí)開講。新京報(bào)記者了解到，北京市多所中小學(xué)校也通過線下組織、線上錄播等不同形式帶領(lǐng)學(xué)生們學(xué)習(xí)這精彩一課，有的學(xué)校還針對太空實(shí)驗(yàn)課程表做了線下安排，“有備而來”。

關(guān)注

問天實(shí)驗(yàn)艙可獨(dú)立支撐乘組在軌生活

據(jù)劉洋介紹，問天實(shí)驗(yàn)艙具備獨(dú)立支撐乘組在軌生活的保障能力，并且有完整的控制系統(tǒng)，如果天和核心艙遇到緊急情況，問天實(shí)驗(yàn)艙可以作為整個(gè)空間站的核心接管控制。

問天實(shí)驗(yàn)艙的睡眠區(qū)為將來乘組在軌輪換提供保障，但問天實(shí)驗(yàn)艙睡眠區(qū)的方向和核心艙是不同的。“核心艙是橫向的，而問天實(shí)驗(yàn)艙則是縱向的�！眲⒀笳f。

問天實(shí)驗(yàn)艙里還出現(xiàn)了新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。陳冬介紹，科學(xué)手套箱為航天員提供了一個(gè)密閉潔凈的操作空間，讓實(shí)驗(yàn)更加便捷可控，“未來我們還要在這里安裝一臺(tái)靈巧機(jī)械臂和一套顯微操作系統(tǒng)，在它們的共同配合下，就可以給細(xì)胞做手術(shù)、穿刺，它的操作精度可以達(dá)到5微米�！�

艙內(nèi)的低溫存儲(chǔ)裝置相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)樣品的太空冰箱，它可以提供零下80℃、零下20℃和4℃的存儲(chǔ)溫度，滿足不同樣品對低溫的存儲(chǔ)需求。

劉洋說，生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜是以生物個(gè)體為研究對象的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)柜由一個(gè)個(gè)像小房間一樣的模塊組成，每個(gè)房間對應(yīng)不同的研究對象，就仿佛是動(dòng)植物的太空旅館，這個(gè)實(shí)驗(yàn)柜的研究成果可以幫助航天員未來在月球乃至火星實(shí)現(xiàn)長期生活。

在艙內(nèi)還有個(gè)“黑盒子”設(shè)備。陳冬介紹，這個(gè)“黑盒子”實(shí)際上是輻射計(jì)量裝置，它可以測量艙內(nèi)輻射水平，幫助他們更好地監(jiān)控艙內(nèi)環(huán)境。

陳冬說，艙內(nèi)的生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜主要是以細(xì)胞組織、蛋白質(zhì)等生物樣品為對象進(jìn)行研究的科研設(shè)備，里面配置了各種先進(jìn)的細(xì)胞培養(yǎng)和檢測儀器，相當(dāng)于一個(gè)小型的太空生物實(shí)驗(yàn)室。

此外，問天實(shí)驗(yàn)艙還有個(gè)變重力實(shí)驗(yàn)柜，它能為科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供高精度模擬重力環(huán)境，實(shí)驗(yàn)柜里有兩個(gè)圓盤，這兩個(gè)圓盤叫“轉(zhuǎn)子”�！懊總�(gè)轉(zhuǎn)子上面都裝載了標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊。”劉洋說，利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)柜，航天員可以開展多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

航天員演示水球變“懶”、扳手調(diào)頭

太空毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

在裝滿水的培養(yǎng)皿中，航天員陳冬將三根粗細(xì)不同的塑料管同時(shí)放在水中。隨后，最細(xì)管子內(nèi)的液面飛速到達(dá)頂端，剩余粗細(xì)的塑料管內(nèi)的液面則上升得較慢。據(jù)陳冬介紹，在太空中，由于沒有重力，液體表面張力作用更加明顯，驅(qū)動(dòng)液面快速上升。

水球變“懶”實(shí)驗(yàn)

航天員王亞平之前已經(jīng)講解了水球的形成。此次授課中，航天員劉洋進(jìn)行了拓展，在提前做好的水球上，她拿起注射器，向水球“吹氣”，隨之水球震動(dòng)起來。隨后，劉洋將一個(gè)空心鋼球放進(jìn)水球內(nèi)，并再次拿起注射器，用同樣的力度向水球“吹氣”，但此時(shí)水球好像變“懶”了，震動(dòng)變小了。外力施加到水球上，水會(huì)發(fā)生共振，加入一枚鋼球后，水球固有頻率就會(huì)發(fā)生改變，相對不容易引起共振。

太空趣味飲水

在問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，航天員劉洋拿起了一根長達(dá)兩米的吸管，準(zhǔn)備喝掉袋子中的芒果汁。在地面，由于重力的作用，人們使用吸管喝水時(shí)，用越長的吸管吮吸，就越費(fèi)力。太空是微重力環(huán)境，所以用更長的吸管喝水也感到毫不費(fèi)力�！拔也粌H喝到了水，而且還非常輕松�！眲⒀笳f。

會(huì)調(diào)頭的扳手

空間站常用的工具T字扳手在航天員陳冬的擺弄下，翻身旋轉(zhuǎn)，反反復(fù)復(fù)。問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的小扳手以“竹蜻蜓”和上下“掉頭”的兩種方式旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)扳手的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)卻完全不一樣。據(jù)陳冬介紹，這是蘇聯(lián)航天員賈尼別科夫在空間站中偶然發(fā)現(xiàn)的，研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象與扳手的旋轉(zhuǎn)方式和它質(zhì)量的分布有關(guān)系。

地面課堂師生與航天員實(shí)時(shí)互動(dòng)

授課期間，神舟十四號(hào)飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲通過視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時(shí)互動(dòng)交流，在線回答了全國各地學(xué)生們的疑問。

“請問我應(yīng)該怎樣做才能成為一名合格的航天員呢？”一位來自北京的同學(xué)提問。航天員陳冬回應(yīng)，“我非常開心能聽到這樣的提問，希望今天的‘天宮課堂’也能夠在更多的同學(xué)心里種下航天的種子�！�

陳冬告訴提問的同學(xué)，“想要成為一名航天員需要經(jīng)歷嚴(yán)格的選拔和訓(xùn)練，我相信只要你堅(jiān)定理想，認(rèn)真學(xué)習(xí)，好好鍛煉身體，未來一定有機(jī)會(huì)加入光榮的航天員隊(duì)伍，我們在空間站等你來出差。”

“在太空中種植，植物能否得到充足的光照？這個(gè)照明是艙內(nèi)提供的燈具的照明，還是太空中的自然光呢？”一位來自河南的同學(xué)提問。

劉洋回應(yīng)說，問天艙的植物是在實(shí)驗(yàn)柜里培養(yǎng)的，無法接受太陽光的照射，但艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)柜里有人工光源，通過調(diào)控光源的強(qiáng)度和光譜，可以為植物提供充足的光照，滿足生長發(fā)育的需求，“雖然目前我們還無法直接利用自然光，不過隨著技術(shù)的進(jìn)步，或許將來我們可以直接利用自然光來培育植物。同學(xué)們，你們要好好學(xué)習(xí)，勤于思考，說不定這個(gè)問題就是由你們來解決的�！�

還有同學(xué)問，地球上的機(jī)械時(shí)鐘和電子鐘在太空中還能正常使用嗎？引力、輻射、重力等會(huì)不會(huì)對它們產(chǎn)生影響？

蔡旭哲回應(yīng)說，“電子表是沒有問題的，我們空間站上面所有計(jì)算機(jī)里面的電子時(shí)鐘都在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，至于機(jī)械表是否還能夠使用，主要看是哪種工作原理的機(jī)械表，如果是那種有一個(gè)鐘擺來回?cái)[動(dòng)的鐘表，空間站是無法使用的�！�

說到鐘表，蔡旭哲還透露一個(gè)小秘密。他告訴學(xué)生們，空間站上將要安裝一個(gè)特殊的鐘表，它叫冷原子時(shí)鐘，它將隨著夢天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入空間站當(dāng)中，精度有望實(shí)現(xiàn)約50億年誤差1秒的超高紀(jì)錄。

新京報(bào)記者 張建林 劉洋