10月12日15時(shí)45分，“天宮課堂”將再次開(kāi)啟，神舟十四號飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲將面向廣大青少年進(jìn)行太空授課。中央廣播電視總臺將面向全球進(jìn)行現場(chǎng)直播。“天宮課堂”推出以來(lái)，已經(jīng)成功舉行了兩次太空授課，那么“天宮課堂”到底是怎么備課的？本次的“天宮課堂”與以往有何不同？什么樣的實(shí)驗項目才能入選？不同的課程設計有何講究？

　　中國航天員邀請青少年朋友同步天地做實(shí)驗

　　“天宮課堂”第三課的具體課程有哪些？

　　本次太空授課活動(dòng)將繼續采取天地互動(dòng)方式進(jìn)行，3名航天員將在軌介紹展示中國空間站問(wèn)天實(shí)驗艙工作生活場(chǎng)景，演示微重力環(huán)境下毛細效應實(shí)驗、水球變“懶”實(shí)驗、太空趣味飲水、會(huì )調頭的扳手，以及植物生長(cháng)研究項目介紹，并與地面課堂進(jìn)行互動(dòng)交流，旨在傳播普及載人航天知識，激發(fā)廣大青少年對科學(xué)的興趣。

　　“天宮課堂”推出以來(lái)，已成功舉行了兩次太空授課，取得了良好的社會(huì )反響。在前期開(kāi)展的授課內容征集活動(dòng)中，社會(huì )各界特別是廣大青少年通過(guò)新聞媒體、“學(xué)習強國”平臺和載人航天工程官網(wǎng)踴躍建言獻策，不少好的創(chuàng )意設計脫穎而出，將在此次授課及后續活動(dòng)中陸續進(jìn)行展示。

　　中國航天員真誠邀請廣大青少年在地面同步嘗試開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗，從天地差異中感知宇宙的奧秘、體驗探索的樂(lè )趣。

　　“天宮課堂”怎么備課？

　　“天宮課堂”第三課將于12日下午正式開(kāi)講，那么“天宮課堂”是如何備課的呢？

　　“天宮課堂”授課專(zhuān)家組成員 北京交通大學(xué)副教授 陳征：多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家參與了“天宮課堂”備課，包括航天系統的專(zhuān)家、高校教師與科研人員、中小學(xué)老師等。“天宮課堂”開(kāi)課前，航天員需要反復測試保證實(shí)驗效果，他們把測試結果反饋給地面的專(zhuān)家組，對內容進(jìn)行反復確認和溝通。大家看到的授課內容只有幾十分鐘，但實(shí)際上準備過(guò)程很長(cháng)。

　　兩艙接力 本次“天宮課堂”與以往大有不同

　　本次中國空間站“天宮課堂”與以往大有不同，不光是“主講老師”由神十四航天員乘組首次擔任，授課環(huán)境也有了很大的變化，究竟有哪些不同呢？

　　“天宮課堂”的“講堂”在以往天和核心艙的基礎上，新增了問(wèn)天實(shí)驗艙，這樣“太空教師”的活動(dòng)范圍更大了，相應在直播當中用到的攝像機機位和保障設備變得更多，地面調度的操作也更加復雜。

　　北京航天飛行控制中心通信調度 原旭東：我們采用了問(wèn)天艙和天和艙兩艙切換跟蹤的模式，每個(gè)艙都可以下傳同樣的攝像機（圖像），包括話(huà)音。通過(guò)兩艙的話(huà)音級聯(lián)、圖像下傳，確保整個(gè)（太空授課）圖像話(huà)音流暢。兩艙接力過(guò)程中，為了保障授課效果，我們也是精心設計，再結合授課腳本進(jìn)行圖像話(huà)音切換。

　　“天宮課堂”的直播信號主要通過(guò)“天鏈”中繼衛星回傳到地面。在這次的太空授課中，飛控團隊也首次采用了雙中繼衛星分別跟蹤的方式，確保圖像話(huà)音穩定回傳。

　　北京航天飛行控制中心通信調度 原旭東：一顆天鏈中繼衛星跟蹤問(wèn)天實(shí)驗艙，另外一顆中繼衛星跟蹤天和核心艙，兩個(gè)跟蹤弧段是有交疊的，首先問(wèn)天實(shí)驗艙進(jìn)行圖像話(huà)音的下傳，然后在中間兩個(gè)星的搭接弧段，我們擇機進(jìn)行圖像話(huà)音的切換。

　　為確保回傳到地面的圖像話(huà)音穩定流暢，科技人員也制定了周密的方案預案，所有的努力都是為了向廣大青少年呈現一堂精彩的太空授課。

　　北京航天飛行控制中心通信系統工程師 孫宇：在設備層面，圖像和話(huà)音傳輸都采用了主備份的實(shí)施方案，在鏈路傳輸上也采用了專(zhuān)線(xiàn)和聯(lián)通線(xiàn)路的雙備份方式。此外還采用央視光端機作為第三路由，進(jìn)一步提高圖像話(huà)音質(zhì)量和傳輸的可靠性。

　　什么樣的實(shí)驗項目才能入選“天宮課堂”？

　　中國航天員科研訓練中心航天員訓練教員 石玉生：我們在選擇實(shí)驗項目的時(shí)候，主要有以下幾點(diǎn)考慮：第一是天地的現象差異一定要顯著(zhù)，第二是科學(xué)原理要清晰，第三是整個(gè)的視覺(jué)效果要好，要具有傳播性，能夠起到真正的科普效果。這次授課，相比前幾次授課有了進(jìn)一步的創(chuàng )新，首先就是航天員老師將在全新的問(wèn)天實(shí)驗艙段授課，演示天地迥異的實(shí)驗現象，進(jìn)一步激發(fā)同學(xué)們對于日常現象的思考；同時(shí)還將首次展示空間站植物研究項目的科學(xué)實(shí)驗操作，進(jìn)一步展現我們國家的空間站作為國家太空實(shí)驗室的強大科研能力。

　　“天宮課堂”第一課 太空科普真精彩

　　回顧一下之前的兩次“天宮課堂”。去年12月9日，“天宮課堂”第一課開(kāi)講，當時(shí)在軌飛行的神舟十三號乘組的翟志剛、王亞平、葉光富給廣大青少年帶來(lái)一場(chǎng)精彩的太空科普，太空轉身、水膜張力、泡騰片實(shí)驗等演示讓同學(xué)們大開(kāi)眼界。

　　授課中，航天員介紹展示了空間站工作生活場(chǎng)景，演示了微重力環(huán)境下細胞學(xué)實(shí)驗、人體運動(dòng)、液體表面張力等神奇現象，并講解了實(shí)驗背后的科學(xué)原理。

　　在不借助外力的情況下，采用“游泳”的姿勢或使用吹氣的方法，都無(wú)法實(shí)現轉身自由。而當舉起手臂畫(huà)圈時(shí)，便可以緩慢朝某一方向轉身。

　　在浮力消失實(shí)驗中，航天員王亞平將乒乓球放入水中，用吸管將它推動(dòng)到水面以下，乒乓球沒(méi)有像在地球上一樣快速浮上水面。

　　在水膜張力實(shí)驗中，王亞平制作了一個(gè)水膜，當王亞平把美麗的紙花放在水膜上時(shí)，花朵在太空中綻放開(kāi)來(lái)。

　　在水球光學(xué)實(shí)驗中，王亞平向水球中注入氣泡，水球中形成了一正一反兩個(gè)人像。

　　在泡騰片實(shí)驗中，王亞平向注入藍色顏料的水球中放入泡騰片，泡騰片入水后產(chǎn)生大量氣泡。

　　“天宮課堂”第二課 “冰雪 頂流”齊上陣

　　今年3月23日，神舟十三號航天員又給我們帶來(lái)了“天宮課堂”第二課，太空“冰雪”實(shí)驗、太空拋物實(shí)驗等又一波展示讓同學(xué)們記憶深刻。

　　在約45分鐘的授課中，航天員演示了微重力環(huán)境下太空“冰雪”實(shí)驗、液橋演示實(shí)驗、水油分離實(shí)驗、太空拋物實(shí)驗，講解了實(shí)驗現象背后的科學(xué)原理，還展示了部分空間科學(xué)設施。

　　在太空“冰雪”實(shí)驗中，過(guò)飽和乙酸鈉溶液球是飄浮在空中的，是在懸浮條件下完成的結晶變化，產(chǎn)生的外形和結晶的結構不受重力影響。

　　在液橋演示實(shí)驗中，向同學(xué)們演示失重環(huán)境下水的表面張力作用。

　　在地面上，水和油裝在一個(gè)容器里，會(huì )自然分層，在空間站又會(huì )怎樣呢？可以看到，水和油并沒(méi)有自然分層，不過(guò)，航天員葉光富快速旋轉小瓶，水和油在離心作用下實(shí)現了分層。

　　在太空拋物實(shí)驗中，王亞平和葉光富相對拋出冰墩墩，冰墩墩并沒(méi)有像在地面那樣很快落地，而是沿原有方向做著(zhù)近似勻速直線(xiàn)運動(dòng)。在空間站微重力的環(huán)境下，物體運動(dòng)幾乎不受重力的影響。

　　太空授課已開(kāi)展多次 課程設計有何講究？

　　“天宮課堂”推出以來(lái)，已經(jīng)成功舉行了兩次太空授課，“天宮課堂”第三課的課程表也已經(jīng)公布了，那么幾次太空課程中不同的課程設計有何講究？

　　“天宮課堂”授課專(zhuān)家組成員 北京交通大學(xué)副教授 陳征：“天宮課堂”第一課主要面向小學(xué)生，注重趣味性。“天宮課堂”第二課主要面向初中生，向下輻射小學(xué)生，向上輻射高中生和全社會(huì )的愛(ài)好者 ，有關(guān)空間科學(xué)實(shí)驗的內容增加了，在保持趣味性的同時(shí)，讓大家了解科學(xué)家在上面干什么，科學(xué)實(shí)驗做什么。“天宮課堂”第三課將更深入更立體，參與性更強。