“天宮課堂”第三課 這些“首次”很亮眼(筑夢“太空之家”——中國空間站建設(shè)記 )

　　10月12日，“天宮課堂”第三課在中國空間站開講。神舟十四號飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲進(jìn)行了一場精彩的太空科普課。

　　全新的“天宮課堂”創(chuàng)造了哪些值得關(guān)注的“首次”？

　　首次在問天實(shí)驗(yàn)艙授課

　　今年7月，中國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙成功發(fā)射，并與核心艙組合體進(jìn)行交會對接。隨后，神舟十四號航天員乘組進(jìn)入問天實(shí)驗(yàn)艙開展工作。這次“天宮課堂”，是中國航天員首次在問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行授課。

　　“天宮課堂”開啟新“教室”，問天實(shí)驗(yàn)艙自然是授課的重點(diǎn)內(nèi)容。在約50分鐘的授課中，3名新晉“太空教師”介紹和展示了空間站問天實(shí)驗(yàn)艙工作生活場景，演示了微重力環(huán)境下毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、水球變“懶”實(shí)驗(yàn)、太空趣味飲水、會調(diào)頭的扳手等神奇現(xiàn)象，并生動講解了實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理。授課期間，航天員還通過視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時(shí)互動交流，地面課堂專家也就有關(guān)科學(xué)問題進(jìn)行認(rèn)真解析。

　　“天宮課堂”的“教室”更大了。問天實(shí)驗(yàn)艙作為中國空間站三大艙段中的第二艙段，是中國空間站的首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙段，艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ρ群诵呐撎嵘�了一倍，擁有�?qiáng)大的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

　　問天實(shí)驗(yàn)艙的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主，艙內(nèi)搭載了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)等領(lǐng)域研究多種空間環(huán)境要素下的基本科學(xué)規(guī)律、機(jī)理，關(guān)注生命生長發(fā)育和人的健康，探索人類長期太空生存所面臨的一系列科學(xué)問題。

　　同時(shí)，在平臺功能的定位上，問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，具備空間站組合體統(tǒng)一管理和控制能力。

　　在“天宮課堂”授課中，航天員陳冬和劉洋介紹和展示了問天實(shí)驗(yàn)艙的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜等實(shí)驗(yàn)設(shè)施。例如動植物的“太空旅館”——生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜；“全自動”的小型生物實(shí)驗(yàn)室——生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜；“拿捏”重力環(huán)境的變重力實(shí)驗(yàn)柜等。

　　首次展示植物科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作

　　“天宮課堂”第三課還首次展示了空間站植物研究項(xiàng)目的科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作。

　　“我在天宮二號種過生菜，最近還品嘗了蔡旭哲親手種植的生菜。”在授課中，陳冬戴上了空間站內(nèi)的首個(gè)混合現(xiàn)實(shí)眼鏡，在科學(xué)手套箱內(nèi)對在太空中生長的擬南芥進(jìn)行樣品采集。

　　在生長盒中，每個(gè)種植孔中分別種有通過基因調(diào)控控制的不同開花期的擬南芥。陳冬將剪下來的擬南芥放入凍存管里。他介紹，所有的樣本采集完成后，將放置在零下80攝氏度的低溫存儲區(qū)。返回地球時(shí)，這些樣本將交給科學(xué)家進(jìn)行研究。

　　正如劉洋在“天宮課堂”中所言，“對動植物的太空生長研究，將幫助我們未來在月球乃至火星實(shí)現(xiàn)長期生活”。如何利用植物保障人類在地外環(huán)境中生存所需要的食物、氧氣和純凈水，已成為空間生命科學(xué)最關(guān)注的問題。

　　中科院空間應(yīng)用中心研究員、載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)問天實(shí)驗(yàn)艙主任設(shè)計(jì)師趙黎平說，由問天實(shí)驗(yàn)艙帶到中國空間站的擬南芥種子和水稻種子長勢良好，這也是國際上首次對水稻在空間站開展“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)研究。

　　將擬南芥和水稻帶進(jìn)空間站，很有代表性。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心鄭慧瓊研究員介紹，擬南芥和水稻是兩種模式的植物。其中，擬南芥代表雙子葉、長日、十字花科植物，青菜、油菜等都屬于十字花科；水稻則代表單子葉、短日、禾本科植物，小麥、玉米等糧食類作物都屬于禾本科。

　　鄭慧瓊表示，希望通過研究，獲得水稻培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，為進(jìn)一步解析空間微重力對水稻生長發(fā)育的影響，利用水稻進(jìn)行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導(dǎo)。同時(shí)，通過轉(zhuǎn)錄組分析比較擬南芥和水稻兩種模式植物在空間環(huán)境中開花途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的變化，解析空間微重力條件下長日和短日植物開花的分子機(jī)理，為進(jìn)一步創(chuàng)制適應(yīng)空間環(huán)境的作物和開發(fā)利用空間微重力環(huán)境資源提供理論依據(jù)。

　　更多“首次”期待解鎖

　　一次短暫的“天宮課堂”背后，凝聚著很多人的汗水。“天宮課堂”授課專家組成員、北京交通大學(xué)副教授陳征介紹，多個(gè)領(lǐng)域的專家參與了“天宮課堂”備課，包括航天系統(tǒng)專家、高校教師與科研人員、中小學(xué)教師等。在開課前，航天員會反復(fù)測試，保證實(shí)驗(yàn)效果，并將測試結(jié)果反饋給地面的專家組，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)和溝通。

　　從2013年第一次進(jìn)行太空授課，到去年12月的首次“天宮課堂”，伴隨著空間站的建設(shè)進(jìn)程，中國人的太空授課活動規(guī)模越來越大、內(nèi)容越來越豐富、圖像和畫面越來越穩(wěn)定和清晰。

　　據(jù)了解，為了保障“天宮課堂”的順利進(jìn)行，空間站上的測控與通信分系統(tǒng)高效助力了實(shí)時(shí)課堂互動。測控與通信分系統(tǒng)配備了圖像話音的采集和通信設(shè)備，這些設(shè)備能夠采集下航天員授課的畫面和聲音，記錄課堂實(shí)況，并通過通信設(shè)備傳達(dá)到地面。

　　同時(shí)，北京空間信息傳輸中心調(diào)用“天鏈一號”03星和“天鏈二號”01星，為中國空間站組合體提供天基測控與數(shù)據(jù)中繼服務(wù)，搭建起天地往返的“信息天路”，為太空授課的順利進(jìn)行提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸支撐。

　　當(dāng)前，中國空間站建造已進(jìn)入收官階段。按計(jì)劃，年底前將實(shí)施夢天實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號、神舟十五號飛行和神舟十四號返回等4次任務(wù)，完成空間站建造。據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，在空間站建設(shè)和運(yùn)營過程中，“天宮課堂”將持續(xù)開展太空授課活動，進(jìn)行形式多樣、內(nèi)容豐富的航天科普教育。

　　下一次“天宮課堂”將何時(shí)開課？隨著夢天實(shí)驗(yàn)艙升空對接，“天宮課堂”是否會啟用新“教室”？當(dāng)神舟十四號和神舟十五號航天員乘組同時(shí)在空間站工作生活時(shí)，“太空教師”的隊(duì)伍會不會繼續(xù)壯大？對于精彩的“天宮課堂”，人們還有更多期待。