導(dǎo)語：科幻作家劉慈欣說：“這堂課最偉大的地方不在于簡單展示了幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而是像一支畫筆一樣，為孩子們描述了一個(gè)與地球重力世界不同的太空世界，，”

中國航天史上首次太空授課，于6月20日10時(shí)04分至10時(shí)55分開課，女航天員王亞平在指令長聶海勝的配合下做了5個(gè)有趣的物理試驗(yàn)，并通過天地對(duì)話給中小學(xué)生進(jìn)行了答疑。航天員張曉光全程負(fù)責(zé)攝像，在大約40分鐘的授課中，航天員通過質(zhì)量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺運(yùn)動(dòng)、水膜和水球等5個(gè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，展示了失重環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象。他們講解了實(shí)驗(yàn)背后的物理原理，并通過視頻通話與地面課堂師生進(jìn)行互動(dòng)交流。

地面課堂設(shè)在位于北京市海淀區(qū)的中國人民大學(xué)附屬中學(xué)。包括少數(shù)民族學(xué)生、進(jìn)城務(wù)工人員隨遷子女及港澳臺(tái)地區(qū)學(xué)生代表在內(nèi)的330余名中小學(xué)生參加了地面課堂活動(dòng)，全國8萬余所中學(xué)6000余萬名師生通過電視直播同步收看。

作為中國首次太空授課的“預(yù)熱”，地面課堂師生對(duì)航天飛行涉及的物理原理展開討論。20日9時(shí)51分地面課堂開始上課，師生們首先觀看講述航天員太空生活的電視短片《太空中的衣食住行》。地面課堂的大屏幕上展示了方便美味的太空食品，以及航天員在太空吃飯、喝水的畫面。地面課堂活動(dòng)的主持人是中國人民大學(xué)附屬中學(xué)物理老師宓奇和北京市第101中學(xué)物理老師史藝。

10時(shí)04分太空授課開講，太空授課主講人王亞平說：現(xiàn)在我們是在遠(yuǎn)離地面300多千米的天宮一號(hào)實(shí)驗(yàn)艙里向大家問好。同學(xué)們都知道，失重是太空環(huán)境中最獨(dú)特的現(xiàn)象，那么首先讓我們的指令長來給大家表演幾個(gè)高難度的動(dòng)作吧。只見指令長聶海勝“懸空打坐”，王亞平輕輕一推，聶海勝就飄到了實(shí)驗(yàn)艙的另一頭。有了精彩的開場(chǎng)白，王亞平后面的試驗(yàn)課越發(fā)吸引人。

太空稱重

王亞平拿出兩個(gè)完全一樣的彈簧。彈簧的底端分別固定了兩個(gè)質(zhì)量不同的物體。如果在地面，由于這兩個(gè)物體質(zhì)量不同，所以這兩根彈簧的伸長量肯定是不同的。但在太空中，兩個(gè)彈簧卻停留在了同一位置，無法顯示出兩個(gè)物體質(zhì)量的差別。

王亞平首次當(dāng)老師，講課之余還不忘啟發(fā)同學(xué)們，在接過聶海勝遞過來的彈簧教具后，她將兩個(gè)彈簧拉到同一位置，再松手，看得出彈簧的振動(dòng)頻率明顯不一樣，“同學(xué)們看到了吧，利用這個(gè)現(xiàn)象能否設(shè)計(jì)出一種測(cè)質(zhì)量的方法呢，這個(gè)問題就留給你們來慢慢思考吧?！?/p>

那在太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了，該怎么辦呢？王亞平接下來向大家展示了測(cè)質(zhì)量的裝置——“質(zhì)量測(cè)量儀”，并請(qǐng)聶海勝共同演示。首先讓聶海勝固定在質(zhì)量測(cè)量儀上，然后王亞平把連接運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鋼絲繩拉到指定位置，之后拉力會(huì)使他回到初始位置，這樣就測(cè)出了他的質(zhì)量：74千克。

這臺(tái)質(zhì)量測(cè)量儀用的是什么物理原理呢？王亞平解釋說，其實(shí)就是我們學(xué)過的牛頓第二定律?！拔矬w受到的力等于它的質(zhì)量乘以加速度。測(cè)出力和加速度，就可以算出質(zhì)量了。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)‘彈簧一凸輪’機(jī)構(gòu)，能夠產(chǎn)生一個(gè)恒定的力，就是剛才把聶海勝拉回到初始位置的力。我們還設(shè)計(jì)了一個(gè)光柵測(cè)速系統(tǒng)，能夠測(cè)出剛才身體運(yùn)動(dòng)的加速度。然后根據(jù)牛頓第二定律，就可以算出身體的質(zhì)量了。”

太空單擺

太空單擺實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了讓人匪夷所思的現(xiàn)象。

王亞平展示了一個(gè)支架，細(xì)繩將小球連接在支架上，形成了一個(gè)我們地面上常見的單擺。當(dāng)王亞平推動(dòng)小球時(shí)，小球并沒有像在地面上一樣做往復(fù)擺動(dòng)，而是輕輕地飄蕩在空中，貌似無力地?zé)o規(guī)則移動(dòng)，“這是為什么呢？”王亞平讓同學(xué)們思考，答案很明顯，“因?yàn)樵谔罩行∏蛱幱谑е貭顟B(tài)，沒有了回復(fù)力?！?/p>

接下來王亞平推了小球一下，小球竟然在做圓周運(yùn)動(dòng)！再換個(gè)方向演示，小球仍然在做圓周運(yùn)動(dòng)！這是因?yàn)樵谔罩?，小球處于失重狀態(tài)，即使我們給小球一個(gè)很小的初速度，它也能繞擺軸做圓周運(yùn)動(dòng)；但是在地面上卻需要一個(gè)足夠大的初速度才能夠?qū)崿F(xiàn)。

看到這一現(xiàn)象的同學(xué)們吃驚地睜大了眼睛，一個(gè)同學(xué)站起來提問，說很好奇航天員在太空里是否有上和下的方位感。“這是一個(gè)非常有意思的問題”，王亞平通過雜技表演為同學(xué)們作解答，在聶海勝的幫助下，她旋轉(zhuǎn)了兩個(gè)90度，“太空中我們自身的感覺，在方位上無所謂上和下的區(qū)別，無論頭朝向哪個(gè)方向，我們自身的感覺都是一樣的。不過在天宮里，為了便于工作和生活，我們也人為地定義了上和下，并且把朝向地球的一側(cè)作為下方，并鋪設(shè)了地板?！?/p>

太空陀螺

一個(gè)彩色“陀螺”的出現(xiàn)意味著第三個(gè)實(shí)驗(yàn)開始了，“下面開始的演示在地面上可是很難做到的，你們要仔細(xì)地看哦！”王亞平賣起了關(guān)子，她先是把靜止的陀螺懸空放置，給它一個(gè)干擾力，這個(gè)靜止的陀螺就會(huì)翻滾著向前運(yùn)動(dòng)，它的軸向發(fā)生了很大的改變。之后把它抓回來讓它旋轉(zhuǎn)起來，這次，它不翻滾了，而是晃動(dòng)著向前走。王亞平再次把它抓回來。

為了讓同學(xué)們看得更清楚，王亞平又拿出另一個(gè)陀螺，讓它們一個(gè)靜止，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，給它們同樣的干擾力，結(jié)果靜止的陀螺開始翻滾著向前移動(dòng)，而旋轉(zhuǎn)的陀螺雖然是晃動(dòng)但是軸向基本沒有改變。

高速旋轉(zhuǎn)的陀螺具有很好的定軸性，這項(xiàng)試驗(yàn)說明，陀螺這一定軸特性在天上地上是完全一樣的。

太空水膜

整個(gè)太空授課的最高潮出現(xiàn)在最后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中：太空制作水膜和水球。

王亞平先拿出一個(gè)在太空中喝水用的飲水袋并將其打開，水并沒有流下來，王亞平從水袋中擠出一個(gè)水滴，這顆晶瑩剔透的水滴懸浮在空中，“為了避免它到處亂飛，我要用獨(dú)特的方法來收集它。正好可以潤潤嗓子?！闭f著王亞平張嘴把飄浮在空中的水滴吃了進(jìn)去，這個(gè)奇妙的畫面引起地面課堂上學(xué)生的一陣驚嘆。

接下來的一幕更是讓人驚嘆，王亞平用一個(gè)金屬圈伸進(jìn)水袋里，當(dāng)金屬圈拉出來時(shí)，圈上套著一個(gè)漂亮的水膜。當(dāng)她輕輕地晃動(dòng)金屬圈時(shí)，水膜依然結(jié)實(shí)地黏附在圈上，看到這一幕，地面課堂響起了熱烈的掌聲。為了驗(yàn)證這個(gè)水膜是否結(jié)實(shí)，王亞平先是輕輕地晃動(dòng)它，它沒有輕易地破裂，而是甩出來一些小水滴，這個(gè)小水滴被航天員用吸水紙收集走，以避免它們到處亂飛影響設(shè)備安全。

地面上有重力的影響，所以水膜很容易破裂，而在太空中，由于處于失重狀態(tài)，水的表面張力就能輕松地形成水膜。接下來王亞平試著把一個(gè)中國結(jié)貼到水膜的表面，看它能不能承受住這個(gè)中國結(jié)。貼上了！看來這個(gè)水膜還是足夠結(jié)實(shí)！

太空水球

王亞平重新做了一個(gè)水膜，并一點(diǎn)點(diǎn)地往水膜上加水，水膜在一點(diǎn)一點(diǎn)地變厚，最終變成了一個(gè)亮晶晶的大水球?？梢钥吹?，水球的中間有很多小氣泡，這是因?yàn)閯偛抛⑺玫娘嬎斜旧砭痛嬖谥芏嘈馀?，王亞平用一個(gè)注射器把這些小氣泡抽出來。現(xiàn)在水球看起來像一個(gè)透鏡，透過它可以看到王亞平的倒影。

隨后王亞平用注射器往水球中間注入了兩個(gè)氣泡。這兩個(gè)氣泡并沒有融合到一起，而是單獨(dú)地存在著。最后的高潮時(shí)刻來臨了，王亞平將帶顏色的液體注入到她剛剛制作的水球中，當(dāng)紅色的液體在水球中慢慢地散開，水球由透明變成紅色，在張曉光的鏡頭里，這個(gè)漂亮的水球微微晃動(dòng)，嬌嫩欲滴，不禁讓人感嘆物理世界的神奇。

試驗(yàn)結(jié)束后，王亞平說：剛才我們給大家展示了幾個(gè)在失重環(huán)境下奇特的物理現(xiàn)象。利用太空這種獨(dú)特的資源，一方面我們可以開展基礎(chǔ)研究，另一方面，我們還可以為應(yīng)用服務(wù)。比如說在失重環(huán)境下，我們可以獲取到結(jié)構(gòu)更加均勻、完整、尺寸更大的半導(dǎo)體機(jī)器，開展材料的基礎(chǔ)研究。通過對(duì)比差異，來優(yōu)化和改造地面的生產(chǎn)工藝。再比如說在失重環(huán)境下，冷原子中的頻率穩(wěn)定度會(huì)大大的提高，可以用于未來的高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

太空答疑

10：45

同學(xué)：王亞平老師您好，剛才的水實(shí)驗(yàn)我覺得非常非常有趣，我還想知道的就是這些實(shí)驗(yàn)用水是你們從地面直接帶上去的？還是在天宮生活中循環(huán)再生的？之后這些水還能夠被回收起來再利用嗎？

10：46

聶海勝：我們?cè)谔鞂m一號(hào)上使用的水部是從地面上帶來的，在太空資源的循環(huán)利用是非常重要和有價(jià)值的，這需要有先進(jìn)的技術(shù)和復(fù)雜的設(shè)備。因此，短期飛行來說還是一次性用水更經(jīng)濟(jì)，我國的空間站將采用先進(jìn)的資源再生和循環(huán)利用技術(shù)，在天宮一號(hào)里，我們也進(jìn)行了部分相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。我國科研人員將會(huì)把中國空間站建設(shè)成為運(yùn)行高效、節(jié)約的空間站。

同學(xué)：亞平老師，您在太空中能看得到太空垃圾嗎？天宮一號(hào)是否有應(yīng)對(duì)太空垃圾的防護(hù)措施呢？

10：47

王亞平：在飛行的這幾天，我們還沒有看到太空垃圾，不過事實(shí)上太空垃圾確實(shí)是存在的。雖然它與航天器相撞的幾率很小，但是數(shù)量卻不少，而且一旦與航天器相撞，后果將不堪設(shè)想。因此，在發(fā)射前我們就對(duì)太空垃圾進(jìn)行了預(yù)警分析，也對(duì)我們的天宮一號(hào)進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)避和防護(hù)措施，以確保航天員的安全。

10：48

同學(xué)：航天員老師好，我想問您一個(gè)問題，您在太空中需要生活很長時(shí)間，您采取了哪些措施來應(yīng)對(duì)失重環(huán)境對(duì)身體的不利影響？

10：49

聶海勝：在太空航天員會(huì)遇到失重、噪聲、狹小密閉環(huán)境等不利因素的影響。失重會(huì)造成人體心血管失調(diào)、骨丟失、肌肉萎縮等。為了有效對(duì)抗失重，我們通常采用體育鍛煉、藥物和體液重新分布等方法來進(jìn)行防護(hù)。這次我們從地面也帶來了很多設(shè)備，比如企鵝服、套袋，像拉力器、自行車供量計(jì)等。剛才給大家授課的小講堂，其實(shí)就是一輛自行車供量計(jì)改裝的，等一會(huì)兒我們重新組裝，成為一個(gè)體育鍛煉的太空自行車1

10：50

同學(xué)：王老師您好，我想問您在天空中看到的景象和在地面上看到的有什么不同？星星會(huì)閃爍嗎？您能看見UFO嗎？

10：51

王亞平：這確實(shí)是一個(gè)很奇妙的問題。透過舷窗我們可以看到美麗的地球，還可以看到日月星辰，但是到現(xiàn)在為止我還沒有看到UFO。由于我們處于大氣層之外，沒有了大氣的阻擋和干擾，我們看到的星星是格外的明亮，但是看到的星星就不會(huì)閃爍了。同樣，由于沒有了大氣對(duì)光的散射作用，我們看到的天空不是藍(lán)色的，而是青翠的黑色。另外我要告訴你們一個(gè)很奇妙的現(xiàn)象，現(xiàn)在我們每天都可以看到16次日出，因?yàn)槲覀兠?0分鐘就可以繞地球一圈。

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中美“太空教師”互致祝愿

6月13日，62歲的芭芭拉致信王亞平，表達(dá)了她對(duì)神舟十號(hào)航天員的問候和祝愿，并對(duì)王亞平擔(dān)任首位中國太空授課教師給予熱切期盼和鼓勵(lì)?！坝H愛的王亞平：在你環(huán)繞地球而行并準(zhǔn)備從太空授課之際，我代表全世界的教師和學(xué)生向你致以榮耀和愛的問候。我們?yōu)槟泸湴?。我們希望你和你的乘員組同事平安和成功。你在那里一定非常忙碌，但請(qǐng)記得花些時(shí)間望向窗外。中國和這個(gè)世界美麗迷人。

您真誠的芭芭拉·摩根”

6月20日，王亞平在天宮給芭芭拉-摩根發(fā)了一個(gè)電郵。信中寫道：“親愛的芭芭拉·摩根女士：在遙遠(yuǎn)的太空收到您的來信，我和我的同事感到很高興，謝謝您對(duì)我們的關(guān)心和祝愿，對(duì)您為世界載人航天和教育事業(yè)做出的貢獻(xiàn)表示敬佩和敬意。

今天，我們順利完成了太空授課活功，與億萬中國學(xué)生一起分享了太空的神奇和美妙，收獲了知識(shí)和快樂，希望您和世界各地的教師、學(xué)生看到后能夠喜歡。飛行期間，我經(jīng)常會(huì)通過舷窗遙望我們美麗的家園。太空寄托著人類美好的向往，知識(shí)是走向太空的階梯。我們?cè)概c您一道為開啟全世界青少年朋友熱愛科學(xué)、探索宇宙的夢(mèng)想共同努力?！?/p>

從小學(xué)教師訓(xùn)練為職業(yè)航天員的芭芭拉·摩根，是于2007年8月乘坐“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)入國際空間站的。在人類第一次太空授課中，她通過視頻向?qū)W生展示了在太空運(yùn)動(dòng)、喝水等情景。

神秘禮物

神九女航天員劉洋6月13日在奧地利參加女性太空飛行50周年紀(jì)念活動(dòng)時(shí)向媒體透露，她為王亞平準(zhǔn)備的“驚喜”是一份親手制作的手工制品。還有一份禮物由她與景海鵬、劉旺一道完成，作為神九乘組留給神十乘組的驚喜。劉洋說，希望借這份禮物向航天員送上最美好的祝愿，愿他們平安幸福。

當(dāng)晚，四位女航天員參加了在維也納自然博物館舉行的公眾見面活動(dòng)，作為在場(chǎng)最年輕的女航天員，身著唐裝的劉洋成為現(xiàn)場(chǎng)的焦點(diǎn)人物。

在互動(dòng)環(huán)節(jié)有觀眾提到，當(dāng)前女性占航天員總數(shù)不到十分之一，對(duì)此劉洋回答說：“在我們的神舟十號(hào)不是又有一位女性的身影嗎？我想我們女性探索太空的腳步會(huì)越來越快，這個(gè)比例在不久的將來也許就會(huì)被打破，我們也期待越來越多的女性加入到航天員隊(duì)伍的大軍中?！?/p>

57名女航天員進(jìn)入太空

1963年6月16日，前蘇聯(lián)女航天員捷列什科娃進(jìn)入太空飛行，成為人類首位女航天員。50年來，全世界共選拔出90名女航天員，其中有7個(gè)國家的57名女航天員進(jìn)入過太空，包括正在執(zhí)行神十任務(wù)的中國女航天員王亞平。

作為“同仁”，這些航天界的“半邊天”一直關(guān)注著彼此。去年神九飛天時(shí)，世界首位進(jìn)行太空行走的女航天員斯韋特蘭娜·薩維茨卡婭曾祝劉洋享受太空之旅。

90名女航天員中美國57人，蘇聯(lián)，俄羅斯18人，其他國家15人。進(jìn)入太空的女航天員中美國45人，俄羅斯3人，加拿大、日本、中國各2人，法國、英國、韓國各1人。統(tǒng)計(jì)顯示，各國女航天員入選時(shí)平均年齡31歲，最大年齡44歲，最小年齡21歲。

目前，世界上現(xiàn)役女航天員人數(shù)共計(jì)25人，其中美國19人，中國2人，加拿大、意大利、日本和俄羅斯各1人。她們中有17人曾執(zhí)行過飛行任務(wù)，1人正在首次執(zhí)行飛行任務(wù)。統(tǒng)計(jì)顯示，現(xiàn)役女航天員平均年齡已達(dá)43歲，年齡偏大。其中1996年和2009年入選的最多，各占4名。

有4名女航天員為載人航天事業(yè)獻(xiàn)出了年輕的生命。1986年1月28日，美國挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)在發(fā)射后爆炸，7名航天員全部遇難，包括2名女航天員克里斯塔-麥考利夫和朱迪絲。雷斯尼克。2003年2月1日，哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在返航時(shí)失事，女航天員卡爾帕納-喬娜和勞雷爾·克拉克不幸遇難。