在“世界最高课堂”里演示刷牙洗脸


  2013年,我国航天活动精彩纷呈,其中太空授课活动在全国乃至世界产生了较大影响,至今令人难忘。2013年6月20日上午,神舟10号航天员王亚平通过聂海胜、张晓光协助在天宫1号目标飞行器实验舱内进行了约40分钟的太空授课活动,圆满为全国青少年进行了质量测量、单摆运动、陀螺、水膜和水球共5项太空科学实验,拉开了我国在自己的载人航天器上开展太空教育的序幕。
  得天独厚很奇妙
  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。在那里人人好像都会轻功,可以像游泳一样随意飘来飘去。6月13日,航天员聂海胜、张晓光和王亚平都是以这种方式先后从神舟10号飞船飘入天宫1号目标飞行器内的;航天员各个均能成为大力士,可毫不费力地举起任何东西,甚至能轻松表演“一指禅”;他们的睡觉也不分上下,可以站着睡,也能倒立睡,高兴时还可不固定睡袋,当一回“夜游神”;吃东西时也能像小鸟一样,把食物放在空中后用嘴去接着吃……
  载人航天器内的失重环境不仅使航天员的生活变得十分奇妙,对物理、化学、材料、生物、医学等领域也会产生重要影响。在那里,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;许多成语也要修改了,比如:脚踏实地、飞流直下、空中楼阁、危如累卵、摇摆不定等成语在失重环境中都不适用了,在那里水不再往低处流,甚至用竹篮也可以打水。真可谓“不一样的世界,不一样的感受”。
  为了引起学生们和老师们对太空探索的兴趣, 激发他们在科学、技术、工程和数学领域方面研究的兴趣和灵感,吸引更多的学生今后加入到这些领域和航天事业的队伍中来,美国航空航天局已将太空教育确定为自己的三大使命之一。其三大使命是:“理解并保护我们赖以生存的行星;探索宇宙,找到地球外的生命;启示我们的下一代去探索宇宙”。 美国航空航天局要求在其各项任务中都要加入太空教育的内容,并每年为此投入1亿~1.5亿美元经费。
  现在,载人航天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,因而已受到越来越多国家的重视。
  世界最高课堂
  太空教育有多种形式,其中在太空授课是最典型的一种方式,那里称得上是世界上最高的课堂,可对培养青少年探索太空的兴趣产生积极影响。
  此前,全球只有美国女航天员巴巴拉·摩根曾于2007年在“国际空间站”上对地面青少年进行过一次授课。在摩根的太空授课活动中,一个学生想了解航天员是如何在太空中锻炼身体的,摩根没有直接回答,而是将身旁2个身材魁梧的航天员举了起来,一手一个,并装出一副很吃力的样子。另一个学生想知道如何在太空喝水,摩根便从一个特制的饮水袋中挤出几个水珠,然后她和同事们用嘴接住四处飘动的水珠并吞下去。学生问摩根,航天员在太空中如何保持个人卫生,摩根马上往自己的脸上喷射肥皂水,演示她是怎么洗脸的。另一个航天员还演示了如何刷牙:漱口水需要吐到专用毛巾上,因为在太空微重力环境下,水不会往低处流。
  我国原定由神舟9号航天员在太空为青少年授课,但后来因任务紧张而取消了。神舟10号航天员王亚平在天宫1号内通过电视直播的形式进行了我国第一次、世界第二次太空授课,向地面的中小学生展示失重条件下的特殊物理现象,了解液体表面张力的作用,从而激发青少年的兴趣,加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。由此不难看出,我国的太空授课与美国的太空授课有明显的差异,美国太空授课的内容是介绍和演示太空生活,而我国太空授课的内容是介绍和演示物理概念,所以我国太空授课的科技含量较高,难度也较大。
  2013年6月13日,世界第一位太空女教师摩根致信即将在“天宫”上授课的女航天员王亚平:“亲爱的王亚平:在你环绕地球而行并准备从太空授课之际,我代表全世界的教师和学生向你致以荣耀和爱的问候。我们为你骄傲。我们希望你和你的乘员组同事平安和成功。你在那里一定非常忙碌,但请记得花些时间望向窗外,因为中国和这个世界美丽迷人。您真诚的芭芭拉·摩根。”
  2013年6月20日,王亚平在结束太空授课后,立即从天宫1号通过电子邮件给摩根发了回信,信中写道:“亲爱的芭芭拉·摩根女士:在遥远的太空收到您的来信,我和我的同事感到很高兴,谢谢您对我们的关心和祝愿,对您为世界载人航天和教育事业做出的贡献表示敬佩和敬意。今天,我们顺利完成了太空授课活动,与亿万中国学生一起分享了太空的神奇和美妙,收获了知识和快乐,希望您和世界各地的教师、学生看到后能够喜欢。飞行期间,我经常会通过舷窗遥望我们美丽的家园。太空寄托着人类美好的向往,知识是走向太空的阶梯。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。”
  太空实验有多种
  至今,国外已利用载人航天器中得天独厚的失重环境进行许多有趣的太空实验,其中不少是青少年参与实施的。太空实验的入选条件是所需要的材料和设备必须安全可靠、质量小、体积小、功耗小、对航天员健康无影响、不会污染座舱环境等。当然,也要满足创意新颖、简单可行、不需要花费航天员很多时间等要求。
  在美国航天飞机服役期间,专门在航天飞机的大货舱内安装了用于太空实验的“搭载箱”,想在航天飞机上进行实验的学生可租用它。“搭载箱”可放置用于实验的“零星搭机实验”专用容器,根据大小和质量的不同分3种型号,收费的标准分别为10000美元、5000美元和 3000美元。有些国家为了培养青少年对太空科学的兴趣,为其学生租下“搭载箱”进行太空实验。
  目前,在“国际空间站”的各国实验舱内,也有进行植物发育实验的“太空温室”、 对植物生长的环境参数进行精确控制的先进航天培养皿、观察外太空对材料影响的“手提箱”、可完成各种生理实验的“实验架”、能进行各种实验的“手套箱”等各种太空实验设备。除用于航天员进行预定的科学实验外,学生们可以根据自己实验的需要申请现有的实验设备。如果需要特殊的实验设备,学生可以或在有关科研单位的协助下研制。

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