2013年，6月20日神舟十號(hào)飛行乘組，在400公里外的天宮一號(hào)上，給全國(guó)的青少年帶了中國(guó)首次“太空課堂”，48分鐘的課程激起了6000多萬觀看直播的全體師生的科學(xué)熱情。

時(shí)隔8年，在中國(guó)空間站上的首次太空授課即將進(jìn)行，時(shí)間放在12月9日15：40開始，目前“課程表”已經(jīng)出爐，其中“水膜張力實(shí)驗(yàn)”這一項(xiàng)8年前已經(jīng)做過，為何這次成了保留試驗(yàn)？有什么特殊含義嗎？

太空授課，激起科學(xué)夢(mèng)想

2013年6月20日，全國(guó)8萬所中學(xué)6000余萬名師生同步收看了“太空課堂”，女航天員王亞平在張曉光、聶海勝的協(xié)助下，進(jìn)行了中國(guó)首次首次太空授課。航天員還與中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)地面課堂的300余名中小學(xué)生進(jìn)行了互動(dòng)交流。

王亞平擔(dān)任主講老師，聶海勝助教，張曉光擔(dān)任攝像師，5項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)展示了在太空失重環(huán)境下的現(xiàn)象，其中水膜試驗(yàn)和水球試驗(yàn)時(shí)間最長(zhǎng)，也讓觀看的青少年激起了濃厚的力學(xué)分析激情。

有的同學(xué)看節(jié)目時(shí)還在初一，尚未學(xué)習(xí)物理課程，但是也忍不住回家做起了同樣的試驗(yàn)，反復(fù)觀看節(jié)目，想要搞清楚太空試驗(yàn)的科學(xué)原理。一些青少年在此次課程的影響下，考大學(xué)時(shí)毫不猶豫地就報(bào)考了航天相關(guān)專業(yè)。

也許這就是天空科普課程的重要意義，在青少年心中種下科學(xué)的種子，讓科學(xué)夢(mèng)想指引他們成長(zhǎng)。以航天員為榜樣，不畏艱難，為中國(guó)航天事業(yè)努力奮斗；以探索科學(xué)為動(dòng)力，不斷學(xué)習(xí)知識(shí)，成為棟梁之才。

就地取材，再現(xiàn)太空奧秘

地面上很難模擬失重環(huán)境，航天員們的日常訓(xùn)練是在深水池里模擬太空環(huán)境的，在太空失重和輻射的影響下，一些日常事物變得十分有趣。

國(guó)際空間站的航天員曾經(jīng)做過一個(gè)試驗(yàn)，在太空擰濕毛巾，水珠不會(huì)散落出來，而是像一顆顆珍珠一樣聚集在毛巾表面。這種日常生活常見的，太空試驗(yàn)對(duì)比性較強(qiáng)的事物拿來做科普最為深刻，觀眾能不自覺產(chǎn)生對(duì)比，印象深刻。

于是，2013年神舟十號(hào)航天員利用青少年童年里常玩的肥皂泡的原理做起了試驗(yàn)。我們知道，在地球上水面的張力不容易被發(fā)現(xiàn)，只有加入肥皂水等才能促進(jìn)水的表面張力，在陽光下形成五彩斑斕的肥皂泡。

在大自然中，一些昆蟲可以在水面懸停，露水會(huì)呈現(xiàn)出珍珠形狀，這些都是水表面張力的原因。但是在地球上液體表面的張力難以抗衡引力，所以日常生活中很難感受到水的張力。

在太空中，失重讓液體的表面張力特性便突顯出來。于是王亞平就做了“太空中的水膜試驗(yàn)”和“水球演示”。一方面是因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)器材容易獲得，打開飲水帶就能獲取。另一方面利用水膜，水球試驗(yàn)可以直觀地對(duì)比太空與地球上液體張力的不同。兩個(gè)試驗(yàn)都用到水，比較連貫。

當(dāng)年，王亞平打開航天員的飲水袋，水并沒有傾瀉出來，輕輕一擠壓，一個(gè)晶瑩剔透的水珠被擠了出來，抖動(dòng)幾次，水珠便懸浮在半空中。

王亞平說：“如果詩仙李白在天宮里生活，大概就寫不出‘飛流直下三千尺’的名句了，因?yàn)?，失重環(huán)境下水不可能飛流直下?！?/p>

接著，亞平老師給大家做了一個(gè)水膜實(shí)驗(yàn)。使用一個(gè)金屬圈和一個(gè)水袋，把金屬圈輕輕地放入水袋，然后再慢慢地抽出，這時(shí)在金屬圈上形成一個(gè)大大的水膜。

這在地面上可是很難實(shí)現(xiàn)的。在太空失重狀態(tài)下，水的表面張力就會(huì)大顯神威，所以普通水也能夠輕松地形成漂亮的水膜。王亞平輕輕晃動(dòng)金屬圈，水膜也沒有破裂，只是偶爾會(huì)甩出幾顆小水滴。

隨后，王亞平又往水膜表面貼上了一片畫有中國(guó)結(jié)圖案的塑料片，水膜依然完好。在后面的水球試驗(yàn)中，更是使用注射器將水注入水泡內(nèi)，氣泡之間沒有融合。兩個(gè)試驗(yàn)來源于生活，在太空中形成了鮮明的對(duì)比。很多年過去了，孩子們?cè)诳匆姺试砼?，或是洗臉的時(shí)候都會(huì)想起這一次的太空課堂。

那一年“太空班”的孩子們，在今年紛紛發(fā)來當(dāng)年觀看節(jié)目的回憶感言，很多同學(xué)都就讀了航天專業(yè)，或是對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

一位同學(xué)回憶道：

老師說：“未來看你們的啦！”就這樣，我們以這樣一節(jié)來自太空的課程結(jié)束了我們的初中學(xué)習(xí)生活，它也在某種意義上成為了我們初中的“最后一課”。我們帶著不舍，帶著對(duì)未來的期待甚至還有對(duì)星辰大海的夢(mèng)想奔赴向了第二天中考的考場(chǎng)，奔向了未來。

再次開課，多項(xiàng)科技保障

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，“天宮課堂”第一課定于12月9日15：40開始，神舟十三號(hào)乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富將在空間站進(jìn)行太空授課。

日前，在中國(guó)空間站上的太空課堂即將開課，在收集孩子們問題的各個(gè)社區(qū)，已經(jīng)收到了很多他們關(guān)心的問題，關(guān)于航天員，關(guān)于中國(guó)空間站，關(guān)于宇宙……每一個(gè)問題都十分有趣。

此次太空授課活動(dòng)依舊會(huì)采取天地互動(dòng)的方式進(jìn)行，太空課堂毫無疑問地在新建成中國(guó)空間站，地面課堂放在了中國(guó)科技館，分課堂有：廣西南寧、四川汶川、香港、澳門。

而看完授課項(xiàng)目，細(xì)心的朋友發(fā)現(xiàn)“水膜”、“水球”試驗(yàn)仍然被保留了下來，這是為何？

其實(shí)主要有4個(gè)原因：

1、承上啟下。在神舟十號(hào)上進(jìn)行的試驗(yàn)，在中國(guó)空間站再做一次，看看有什么不同；

2、容易獲取。水是航天員在太空的生命保障，拿水當(dāng)試驗(yàn)材料，容易獲得；

3、對(duì)比強(qiáng)烈。日常生活中我們接觸的水比較多，通過對(duì)水的探究能產(chǎn)生強(qiáng)烈的天地對(duì)比。

4、課程連貫性。本次授課含有“浮力消失”、“水膜張力”、“水球光學(xué)”、“泡騰片”試驗(yàn)，這四個(gè)試驗(yàn)都會(huì)與水有關(guān)，一次布置，多次使用，是科學(xué)的試驗(yàn)安排。

同時(shí)，我們注意到這次課程也更加豐富，涵蓋了生物學(xué)，以及物理學(xué)中的力學(xué)、光學(xué)等科學(xué)知識(shí)。

其實(shí)，進(jìn)行這些試驗(yàn)，不光有科普作用，還會(huì)對(duì)我們利用太空的特殊環(huán)境和資源，獲得新知識(shí)、新技能、新工藝產(chǎn)生巨大的啟發(fā)作用。

太空失重、超高真空、超凈、超靜、深冷等條件都是地球上要花費(fèi)巨大投入才能初步模擬的，就難失重來說，一些物理規(guī)律就與重力環(huán)境下差異巨大。

例如：重力引起的流體自然對(duì)流基本消失；液體中的浮力基本消失；液體的約束力主要來源于表面張力；浸潤(rùn)現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象加劇……

可以說，失重消除了所有重力產(chǎn)生的不利因素?？梢詫?duì)以后太空進(jìn)行一些生產(chǎn)、制造產(chǎn)生積極的影響。比如：材料加工、生物技術(shù)、失重科學(xué)、太空醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、工程技術(shù)試驗(yàn)等。

舉個(gè)例子，在地球上進(jìn)行晶體生長(zhǎng)作業(yè)，就會(huì)因?yàn)橹亓?、熱?duì)流產(chǎn)生彎曲和對(duì)流渦旋，從而使得晶體產(chǎn)生變形。在太空中，由于沒有重力，液體不會(huì)產(chǎn)生對(duì)流，晶體就可以在蒸汽介質(zhì)中處于懸浮狀態(tài)下生長(zhǎng)，因此晶體的個(gè)體大、位錯(cuò)密度小，沒有應(yīng)力，純度也更高。就是在太空中制造光纖也可以做到更細(xì)、更長(zhǎng)、雜質(zhì)更少的高級(jí)光纖。

所以，在太空做試驗(yàn)，不光是科普大眾，更是為人類科學(xué)發(fā)展尋求方法。

得益于我國(guó)中國(guó)空間站的建設(shè)，這次的太空授課有三個(gè)明顯的不同：

第一，空間更大，高清圖像視角呈現(xiàn)更多元；

第二，網(wǎng)速更快，天鏈系統(tǒng)已完全組成，時(shí)延更短；

第三，試驗(yàn)涉及生物學(xué)、物理學(xué)多個(gè)學(xué)科，知識(shí)更豐富；

隨著我國(guó)空間站常態(tài)化駐留，更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)將要進(jìn)行，此次太空課堂僅僅只是一個(gè)開始，以后太空教育將成為常態(tài)，讓我們一次從天地差異中感知宇宙的奧秘、體驗(yàn)探索的樂趣，激發(fā)我們探索科學(xué)，尋求科技發(fā)展，不斷前行。