昨日（12月9日），“天宫课堂”第一课开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站核心舱内进行太空授课。航天员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。
在空间站做实验和在陆地上做实验有什么区别？此次太空授课与2013年6月的太空授课有何不同？新京报记者对话著名航天学者黄志澄，详解“天宫课堂”。
空间站存在地面难以模拟的长期失重环境
新京报：在空间站做实验和在陆地上做实验有什么不同？
黄志澄：众所周知，在太空飞行的载人航天器内与地面有天壤之别，最显著的特点是存在地面难以模拟的长期失重环境。在失重环境中，液体中密度不同的成分不会发生沉淀和对流，水和蜡烛燃烧都会呈球状。
利用失重环境，可以开展许多太空科学研究，对人类社会发展将有重要的促进作用。例如在失重环境中，混合物可以均匀地混合，由此能制成地面上不能得到的特种合金，也能制成新的泡沫金属。
同时，失重环境可使熔化了的金属呈绝对球形，冷却后可以形成理想的滚珠。在太空生产的半导体和蛋白质晶体都比在地面生产的纯度更高、更加均匀、没有缺陷。比如，在电子技术领域，我们就可以利用空间站的特殊环境进行实验，日后肯定会有所突破。
新京报：一般来讲，在空间站可以开展哪些研究？
黄志澄：“国际空间站”的空间应用项目主要包括医学与生物学研究、生物工程、空间技术、材料科学、教育活动、地球物理学及对地观测等7个方面的科技研究性应用。
由此可见，太空教育已成为载人航天的一项重要内容，是连接青少年学生与载人航天事业的最好桥梁，也受到越来越多国家的重视。太空教育有多种形式，在太空授课是最典型、最直接的一种方式，可以称得上是“世界上最高的课堂”。因为这种授课形式特殊，也对培养青少年探索太空的兴趣产生了积极影响。
视频回传更流畅授课内容更加丰富
新京报：这次太空授课与2013年6月的太空授课有什么不同？
黄志澄：2013年6月20日，神舟十号航天员王亚平在天宫一号内通过电视直播的形式进行了约50分钟的太空授课。那是中国第一次、世界第二次太空授课。世界第一次太空授课，是美国女航天员巴巴拉·摩根于2007年在“国际空间站”上开展的。
那次，王亚平进行了质量测量、单摆运动、陀螺、水膜和水球共5项太空科学实验，展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等特殊物理现象。
此次太空授课，“天宫”空间站核心舱比天宫一号目标飞行器要大许多，也更现代化，所以可以更方便、更精彩地演示太空实验和太空生活等。同时，我国测控通信系统的性能有了很大提高，依靠天链一号中继卫星星座提供的宽带，可以把太空授课的高清视频更流畅地传回地面。此外，在授课内容方面，这次不仅有物理实验，还有生物实验，可使青少年更加开阔眼界。
新京报：除了中国以外，其他国家在太空授课方面做得怎么样？
黄志澄：全球已利用载人航天器中的失重环境进行过许多有趣的太空实验，其中不少是青少年参与实施的。这些实验有多种形式，例如学生在指导下提出实验课题进行实验设计和实施，收集实验数据、分析实验结果，写出实验报告。
2012年，美国“龙”飞船把全美多所高校学生参与的23项研究运送到太空，后又带回地面。这些学生的研究项目是“学生航天飞行实验计划”的一部分，该计划给学生提供机会，涉及微重力下物理、化学和生物学方面的研究项目。
中国5项实验提案曾登上美国航天飞机
新京报：此次“天宫课堂”还发起了征集活动，向广大青少年征集提案，此前我们有提案实验上过天吗？
黄志澄：1983年，美国航天飞机第四次飞行时，美国宇航局启动了“搭载罐”计划，即利用航天飞机搭载其他国家或地区的实验项目，其中包括各国青少年学生提出的实验项目。1986年初，“第一届中国青少年航天飞机实验活动”开始，至1994年，两届活动产生了5个方案上了美国的航天飞机。
方案包括用胶粘法控制航天飞机舱内垃圾；液态混合物的凝固；微重力环境对草履虫生长和繁殖的影响；失重环境中固—液表面间的相互作用；蚕吐丝织茧实验。
这5项实验先后登上美国的航天飞机，前4项实验中，除了草履虫实验由于电池工作寿命限制未获得成功外，其余3个方案都取得很好的结果。蚕吐丝织茧实验，由于哥伦比亚号航天飞机在返回过程中解体，这项实验也归于流产。
新京报：太空授课对青少年有什么样的意义？
黄志澄：中国青少年太空实验活动不仅锻炼了青少年的独创能力和实验设计能力，而且激发了青少年们热爱航天事业、献身航天事业的热情和斗志。例如，上述前4项航天飞机实验的提案学生在中学毕业后，都免试进入大学学习，毕业后有的学生还加入了中国航天的队伍。因此，这项活动的意义已远远超出其本身，为中国航天事业培养了接班人。
应该说明的是，太空授课是我国课堂教学的一种重要补充，但不能代替学校里的教育。太空授课建立在课堂教学的基础之上，重力只是影响材料和生物的一个重要因素，而不是所有因素。因此，应该把太空教育融合到日常教育之中。
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