“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”？

　　首次在問天實驗艙授課

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

　　“天宮課堂”開啟新“教室”，問天實驗艙自然是授課的重點內(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驗艙工作生活場景，演示了微重力環(huán)境下毛細效應實驗、水球變“懶”實驗、太空趣味飲水、會調(diào)頭的扳手等神奇現(xiàn)象，并生動講解了實驗背后的科學原理。授課期間，航天員還通過視頻通話形式與地面課堂師生進行了實時互動交流，地面課堂專家也就有關(guān)科學問題進行認真解析。

　　“天宮課堂”的“教室”更大了。問天實驗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實驗艙段，艙內(nèi)的實驗能力比核心艙提升了一倍，擁有強大的空間科學實驗能力。

　　問天實驗艙的實驗項目以生命科學和生物技術(shù)研究為主，艙內(nèi)搭載了生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜等科學實驗柜，在空間生命科學與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學等領(lǐng)域研究多種空間環(huán)境要素下的基本科學規(guī)律、機理，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問題。

　　同時，在平臺功能的定位上，問天實驗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驗艙的科學實驗柜等實驗設施。例如動植物的“太空旅館”——生命生態(tài)實驗柜；“全自動”的小型生物實驗室——生物技術(shù)實驗柜；“拿捏”重力環(huán)境的變重力實驗柜等。

　　首次展示植物科學實驗操作

　　“天宮課堂”第三課還首次展示了空間站植物研究項目的科學實驗操作。

　　“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)的首個混合現(xiàn)實眼鏡，在科學手套箱內(nèi)對在太空中生長的擬南芥進行樣品采集。

　　在生長盒中，每個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，這些樣本將交給科學家進行研究。

　　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最關(guān)注的問題。

　　中科院空間應用中心研究員、載人航天工程空間應用系統(tǒng)問天實驗艙主任設計師趙黎平說，由問天實驗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空間站，很有代表性。中國科學院分子植物科學卓越創(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，利用水稻進行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導。同時，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)鍵基因的表達及其調(diào)控網(wǎng)絡的變化，解析空間微重力條件下長日和短日植物開花的分子機理，為進一步創(chuàng)制適應空間環(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�！疤鞂m課堂”授課專家組成員、北京交通大學副教授陳征介紹，多個領(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、中小學教師等。在開課前，航天員會反復測試，保證實驗效果，并將測試結(jié)果反饋給地面的專家組，對實驗內(nèi)容進行確認和溝通。

　　從2013年第一次進行太空授課，到去年12月的首次“天宮課堂”，伴隨著空間站的建設進程，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”的順利進行，空間站上的測控與通信分系統(tǒng)高效助力了實時課堂互動。測控與通信分系統(tǒng)配備了圖像話音的采集和通信設備，這些設備能夠采集下航天員授課的畫面和聲音，記錄課堂實況，并通過通信設備傳達到地面。

　　同時，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，搭建起天地往返的“信息天路”，為太空授課的順利進行提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸支撐。

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

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