人从未比在太空行走时显得更为渺小，或更为伟大

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仿真连接天地

据载人航天工程办公室消息，“天宫课堂”第一课定于12月9日下午15:40开始，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站进行太空授课。

▲我国空间站首次太空授课（来源：央视新闻）

活动将以天地互动方式进行，在中国科技馆设置地面主课堂，在广西南宁、四川汶川、香港、澳门设置地面分课堂。航天员将在轨介绍展示中国空间站工作生活场景，演示微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象，并与地面课堂进行实时交流。中央广播电视总台将进行全程现场直播。

这是中国空间站的第一次在轨授课，也是我国第二次太空授课。2013年6月20日，神舟十号乘组航天员曾在天宫一号空间实验室讲授了一堂特殊的物理课。今天，咱们回顾下其中的单摆实验、陀螺实验和水膜、水球实验。

▲我国首次太空授课（来源：新华社）

在地面上，支架上的细绳拴着一颗小球构成一个单摆系统。将小球拉起后放手，小球开始往复摆动，运动周期与细绳长度、重力加速度有关。最终，小球在空气阻力作用下停止摆动。但在太空中没有重力影响，拉起小球后放手，小球会停在原位置，不产生摆动；如果用手推一下小球，给小球一个较小的初始速度，小球便可绕着支架轴做圆周运动。而在地面上，如果不给小球一个非常大的初始速度，小球是很难进行圆周运动的。

▲太空单摆实验（来源：CCTV）

高速旋转陀螺的自转轴轴向在惯性空间中会保持不变。太空中，用手触碰高速旋转的陀螺和静止的陀螺，高速旋转的陀螺虽然会产生轻微晃动，但其自转轴的轴向保持不变，而静止的陀螺则会发生翻滚。可见，高速旋转陀螺的定轴特性在天上和地面上是完全一样的，因此航天器可以采用陀螺仪来进行空间定向。

▲太空陀螺实验（来源：CCTV）

作用于液体表面、使液体表面积缩小的力，叫液体表面张力。金属圈插入水袋后形成的水膜不会破碎，往水膜表面贴上“中国结”，水膜依然完好。这是在太空失重环境下液体表面张力特性突显的结果。向水膜注水，水膜很快变成一个晶莹剔透的大水球。这样完美的球形只可能存在于微重力环境中，因为在地面上液体表面张力难以抗衡地球引力的影响，水球必然发生形变。

▲太空水膜、水球实验（来源：CCTV）

天地环境的差异，有助于青少年加深对质量、重量、牛顿定律等基本物理概念的理解。唉，虽然“太空教师”亚平姐姐演示得一清二楚，可惜我们自己上不了天……等等！今天宙姐给自家公司打个广告——我们“爱太空”能让你假装在太空，像在轨飞行航天员一样亲手操作这些微重力环境下的实验！

带上由虚拟现实头盔和动作捕捉模块构成的设备，不用手柄，不用手套，张开双手就可以操作啦。来看看地面实际操作与虚拟界面中“太空操作”的同步图像吧。

▲太空单摆实验VR操作样片（来源：爱太空）

▲太空陀螺实验VR操作样片（来源：爱太空）

▲太空水膜水球VR操作样片（来源：爱太空）

中国的航天科学教育与空间探索活动相伴而生。半个多世纪以来，在培养专业人才的同时，航天科学教育逐渐凸显出向公众普及航天科学知识、传播航天科学思想、弘扬航天科学精神的巨大价值。当普通民众相约拍摄于头顶夜空掠过的中国空间站，当越来越多的青少年把科学和空间探索相关职业作为人生理想，中国发展航天的意义早已超越航天工程本身。

爱太空“太空实验”VR系统和更多航天科学教育产品，已广泛用于各地科技馆、中小学和高校。助推“公众理解航天”之路，愿同行者众。

太空授课新闻回放

中国成功进行首次太空授课

新华社北京2013年6月20日电（记者白瑞雪、赵薇、任珂）来自教育家孔子家乡的女航天员王亚平，20日上午在天宫一号里成功进行我国首次太空授课。

在指令长聂海胜和摄像师张晓光的协助下，王亚平通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个实验，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，并回答了学生们关于航天器用水、太空垃圾防护、失重对抗和太空景色等问题。

设在中国人民大学附属中学的地面课堂里，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，参加了这堂物理课。全国8万余所中学6000万名师生通过电视直播同步收看。

“实验太有趣了。”人大附中高一学生王义铎说，“物理原理我们都学过，但太抽象了，只能死记硬背。今天看了亚平老师的演示，可能一辈子也忘不了。”

既然太空是失重环境，航天员咽下的食物会不会悬浮在胃里？没能为困扰自己很久的疑惑争取到提问机会，王义铎很遗憾。由于视力问题，这位16岁少年并不认为自己将来可能成为航天员，但他期望有一天能坐上神舟飞船，去看一看宇宙是否像电影里那样浩瀚美丽。

“青少年的科学精神是人类进步的动力。”载人航天工程总设计师周建平认为，航天活动可以为青少年树立这样一种理念：爱科学、学科学并勇于面对科学风险，美好的科学目标才能实现。

尽管这是我国第一次利用航天飞行开展科普教育的尝试，半个多世纪里，航天事业一直是激发民众科学精神的重要载体。

43年前从头顶飞过的中国第一颗人造卫星“东方红一号”，开启了周建平的科学梦想。今天，30岁左右的年轻一代已成为载人航天工程技术骨干，而他们中的很多人正是在我国航天员杨利伟首次登上太空那一幕的激励下立志投身航天事业的。

科普教育也是世界航天活动的组成部分。美国女宇航员芭芭拉·摩根曾于2007年8月乘坐“奋进号”航天飞机进入国际空间站，完成了人类第一次太空授课。

接到芭芭拉的问候后，王亚平回信说：“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。”

太空授课活动由中国载人航天工程办公室、教育部、中国科协共同主办，持续约40分钟。这一天地互动过程是在我国第三颗中继卫星的支持下实现的。它的亮相同时标志着我国新一代载人航天测控网基本建成。

至此，神十航天员已在轨飞行近9天。他们将继续在天宫一号开展空间科学实验和技术试验。（完）

爱太空航天科学教育事业部

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第 388期