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“太空探索永無止境，同學(xué)們好！”

隨著熟悉的開場(chǎng)白傳來，天宮課堂第三課10月12日在中國(guó)空間站開講。神舟十四號(hào)飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲依次“飛”到鏡頭前，面向廣大青少年進(jìn)行太空授課，來自全國(guó)的中小學(xué)生共同觀看了這堂太空科普課。

相比前兩次天宮課堂，此次“解鎖”了一個(gè)全新且更加寬敞的“太空教室”——問天實(shí)驗(yàn)艙。此次太空授課的第一個(gè)環(huán)節(jié)，就是向同學(xué)們介紹全新的“教室”。

(資料圖)

問天實(shí)驗(yàn)艙于7月24日發(fā)射升空，是中國(guó)空間站“天宮”的組成部分。該實(shí)驗(yàn)艙由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院抓總研制，由工作艙、氣閘艙及資源艙三部分組成，艙體總長(zhǎng)17.9米，直徑4.2米，約為6層樓高，是全世界現(xiàn)役最大單體載人航天器，也是中國(guó)空間站首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙段。

跟隨蔡旭哲的鏡頭，首先映入眼簾的是問天實(shí)驗(yàn)艙的“站立”睡眠區(qū)，艙壁上貼著蔡旭哲與家人的合影。

“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，在地面我們可沒辦法這樣睡覺；但在微重力環(huán)境下，航天員在任意方向睡眠的感覺都一樣，因此可根據(jù)設(shè)計(jì)需要來安排睡眠區(qū)方向。”劉洋說。

通過鏡頭，航天員對(duì)工作生活場(chǎng)景進(jìn)行了展示，并介紹了問天實(shí)驗(yàn)艙所搭載的實(shí)驗(yàn)柜等設(shè)施設(shè)備。其中，生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜引發(fā)孩子們的關(guān)注。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)柜就像動(dòng)植物的“太空旅館”，由一個(gè)個(gè)像小房間一樣的模塊組成，每個(gè)房間對(duì)應(yīng)不同的研究對(duì)象，用于探究太空中的微重力和輻射對(duì)生物個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育與衰老的影響。

劉洋以其中的水稻為例，經(jīng)過70多天的生長(zhǎng)，水稻已經(jīng)從飽滿的種子變成了水稻植株。不過，它們的樣子看起來“東倒西歪”。這主要是因?yàn)槭チ酥亓Φ拇碳?，水稻的生長(zhǎng)方向也變得雜亂無章了。

“我們?cè)诳臻g站種植的水稻、小麥都展示了勃勃生機(jī)，期待在空間站收獲自己種植的稻米。或許未來在月球、火星，也能實(shí)現(xiàn)袁隆平院士的‘禾下乘涼夢(mèng)’。”陳冬說。

“太空旅館”除了培育水稻，還“住著”擬南芥。陳冬利用科學(xué)手套箱為大家展示了擬南芥剪株操作，據(jù)他介紹，“小南”非常適應(yīng)太空生活，長(zhǎng)勢(shì)很好，未來會(huì)將這些采集到的“小南”樣品帶回地球研究。

陳冬說，“除了種植擬南芥和水稻，在生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜下面的‘房間’，還可以養(yǎng)殖斑馬魚、線蟲等動(dòng)物。”

鏡頭轉(zhuǎn)向生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜。這個(gè)實(shí)驗(yàn)柜相當(dāng)于太空中的一個(gè)小型生物實(shí)驗(yàn)室，陳冬介紹，它主要是以細(xì)胞、組織、蛋白質(zhì)等生物樣品為對(duì)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(cè)儀器。

“它最厲害的地方是‘全自動(dòng)’——航天員只需將實(shí)驗(yàn)單元裝載到實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)，就可以開展細(xì)胞的增殖分化等實(shí)驗(yàn)，并且可以像看電影一樣，實(shí)時(shí)觀察細(xì)胞樣品的變化過程。”陳冬說。

相比于上一個(gè)“太空教室”天和核心艙，問天實(shí)驗(yàn)艙擁有更大的教學(xué)空間。當(dāng)天，3名“太空教師”還在這里演示了水球變“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。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師李喆介紹，作為我國(guó)空間站的首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，問天實(shí)驗(yàn)艙擁有強(qiáng)大的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，不僅艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ρ忍旌秃诵呐摯蠓嵘€能夠開展大規(guī)模艙外實(shí)驗(yàn)。

“問天實(shí)驗(yàn)艙裝載了8個(gè)實(shí)驗(yàn)柜、22個(gè)艙外載荷適配器，就像是把一個(gè)大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)室搬到了太空。”李喆說。

事實(shí)上，問天實(shí)驗(yàn)艙不僅僅是空間站上的第二個(gè)“太空教室”，也是空間站的重要保障，讓中國(guó)空間站的在軌運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)更加可控，在軌長(zhǎng)壽命運(yùn)行更加可靠。

雖然“太空教師”們處于距地面400公里的中國(guó)空間站，但在天地連線中，這堂課畫面圖像清晰、語(yǔ)音清脆響亮，3名航天員也能清楚地看到地面課堂內(nèi)孩子們的一舉一動(dòng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)課堂互動(dòng)。李喆說，在“天”與“地”順暢連通的背后，空間站測(cè)控與通信分系統(tǒng)發(fā)揮著重要的保障作用。

其第一個(gè)作用，就是為太空授課配備了圖像話音的采集和通信設(shè)備，這些設(shè)備能夠采集航天員授課的畫面和聲音、記錄課堂實(shí)況，通過通信設(shè)備將其傳到地面。第二個(gè)作用是提供天地鏈路的保障，太空中采集到的課堂畫面和聲音通過天鏈中繼系統(tǒng)和中繼終端產(chǎn)品搭建起來的“太空天路”傳輸?shù)降孛?，地面上拍攝到同學(xué)們的反應(yīng)也能實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇臻g站，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。

李喆介紹，實(shí)驗(yàn)柜采集到的數(shù)據(jù)不僅數(shù)據(jù)量巨大，而且許多都需要實(shí)時(shí)傳輸，這就對(duì)通信傳輸能力提出了更高的要求。研制團(tuán)隊(duì)用光纖在艙內(nèi)打造了一個(gè)帶寬更大、速率更快的局域網(wǎng)，即載荷網(wǎng)。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過載荷網(wǎng)匯集到艙上的中繼天線終端，通過中繼衛(wèi)星傳到地面，便于科研人員開展后續(xù)研究。

當(dāng)前，天和核心艙和問天實(shí)驗(yàn)艙處于“L”構(gòu)型，在飛行姿態(tài)的約束下，此次太空授課期間的測(cè)控由兩個(gè)艙段接力完成，實(shí)現(xiàn)了“太空天路”無縫銜接。

測(cè)控團(tuán)隊(duì)特別設(shè)計(jì)了一體化的“數(shù)據(jù)代傳”的飛行程序：授課的前半段由問天實(shí)驗(yàn)艙跟蹤中繼衛(wèi)星，后半段由天和核心艙跟蹤另一顆中繼衛(wèi)星，而在中間兩艙同時(shí)跟蹤不同中繼衛(wèi)星的階段，通過數(shù)據(jù)代傳讓兩艙實(shí)現(xiàn)信息并網(wǎng)連通，完成“無縫接力”，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)測(cè)控，保障太空授課的順利進(jìn)行。

“天宮課堂”授課專家組成員、北京交通大學(xué)副教授陳征表示，第一次太空授課在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上更加注重趣味性，首次揭幕太空教室，主要面向小學(xué)生等低年齡群體。第二課在空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上有所增加，讓更多人深入了解航天員在空間站的工作。從面向的群體來看，轉(zhuǎn)向初中生。第三課授課內(nèi)容更加深入、更加立體，同學(xué)參與程度更進(jìn)一步。

約50分鐘的太空授課，在天地互動(dòng)中很快過去，授課接近尾聲。

“我們?cè)诮鹎锸乱黄鸲冗^了一段精彩時(shí)光，不久后，我們的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙就要發(fā)射入軌，到時(shí)我們將見證中國(guó)空間站全面建成的歷史時(shí)刻。我們非常期待同學(xué)們?cè)谖磥砜梢园盐覀兊奶占覉@建設(shè)得更好！”陳冬說。