“天宫课堂”第三课 放飞太空梦想

◎实习记者 孙 瑜 本报记者 付毅飞

10月12日下午，“天宫课堂”第三课在中国空间站问天实验舱开讲，神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在轨介绍了问天实验舱基本情况和植物生长研究项目，演示了微重力环境下毛细效应实验、水球变“懒”实验、太空趣味饮水、会调头的扳手等趣味实验。

这堂课有哪些亮点？我们一起来复盘一下吧。

把大型科学实验室搬到太空

相比前两次天宫课堂，本次天宫课堂“解锁”了一个全新的太空教室——问天实验舱。

由航天科技集团五院抓总研制的问天实验舱是全世界现役最大单体载人航天器。它长17.9米、直径4.2米，约为6层楼高，是中国空间站三大舱段中的第二舱段，也是中国空间站的首个实验舱段。

作为我国空间站的首个实验舱，问天实验舱拥有强大的空间科学实验能力，不仅舱内实验能力比天和核心舱大幅提升，还能够开展大规模舱外实验，就像是把一个大型科学实验室搬到了太空。

“跟我一起向前飞！”通过镜头，神舟十四号航天员乘组带着孩子们参观了问天实验舱，对工作生活场景进行了展示，并介绍了问天实验舱所搭载的实验柜等设施设备。

问天实验舱里的实验项目以生命科学和生物技术研究为主，舱内搭载了科学手套箱、生命生态实验柜、生物技术实验柜和变重力实验柜等设施设备。通过这些设备，科学家们能够在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学等领域研究多种空间环境要素下的基本科学规律、机理，关注生命生长发育和人的健康，探索人类长期太空生存所面临的一系列科学问题。

同时，在平台功能的定位上，问天实验舱与天和核心舱互为备份，关键平台功能一致，具备空间站组合体统一管理和控制能力。

趣味实验揭秘太空微重力环境

本次天宫授课带来的4个小实验，展现了太空微重力环境的奇妙“超能力”。

首先是“毛细效应实验”。陈冬将三根粗细不同的量管放入水中，没过多久，水便上升到达量管顶部。他招呼学生们仔细观察流体表面张力作用是如何大显神威的。“没有重力束缚，流体表面张力作用会更加明显，驱动液面快速上升。”

在北京主会场，不少学生告诉科技日报记者，他们对“会调头的扳手”这个实验印象深刻。在微重力环境下，T字扳手一会儿头朝上，一会儿头朝下，不停翻转着，十分调皮。陈冬提到，这是苏联航天员贾尼别科夫在空间站中偶然发现的，所以也叫贾尼别科夫效应，研究发现这个现象与扳手的旋转方式和它质量的分布有关系。

中科院空间应用工程与技术中心应用发展中心主任张伟告诉记者，贾尼别科夫效应也叫网球拍效应，在地面上扔一个网球拍，也能发现这个现象，不过并不如微重力环境中的表现明显。他建议感兴趣的孩子们通过查阅相关资料，进一步了解实验背后的原理。

航天员们还给孩子们演示了水球变“懒”实验和太空趣味饮水实验，展示了在微重力环境下，液体与液固混合体在相同冲击作用下的不同振动表现和使用超长吸管喝水的有趣现象。同时，他们还介绍了生命生态实验柜进行的水稻种植和拟南芥种植研究项目，并演示了样本采集操作。

多项技术保障天宫课堂顺利进行

太空授课面向全球进行现场直播，采取天地互动方式进行。虽然太空教师正距地面约400公里，但在天地连线中，这堂课画面图像清晰、语音清脆响亮，太空教师也能清楚地看到地面课堂内孩子们的一举一动，进行实时课堂互动。

由航天科技集团五院抓总研制的空间站系统发挥着重要的保障作用。空间站上的测控与通信分系统高效助力了实时课堂互动。测控与通信分系统配备了图像话音的采集和通信设备，这些设备能够采集下航天员授课的画面和声音，记录课堂实况，并通过通信设备传达到地面。

在约50分钟的授课中，北京空间信息传输中心调用“天链一号”03星和“天链二号”01星，为中国空间站组合体提供天基测控与数据中继服务，搭建起天地往返的“信息天路”，为太空授课的顺利进行提供了稳定可靠的数据传输支撑。

同时，载荷网为数据传输搭建起一条“高速公路”。问天实验舱搭载了很多实验柜，实验柜所采集的数据不仅量大，而且许多都需要实时传输。航天科技集团五院研制团队用光纤在舱内打造了一个带宽更大、速率更快的局域网，即载荷网。大量的实验数据通过载荷网汇集到舱上的中继天线终端，通过中继卫星传到地面，便于科研人员开展后续研究。