奇妙的一刻，是从王亚平的亮相开始的。她像条鱼儿一样游向镜头，稳稳站在了同伴聂海胜和张晓光的中间。昨日，神十航天员在中国人的太空之家——天宫一号为全国青少年进行我国第一次太空授课。

    在短短的40分钟里，航天员在距离地球300多公里的太空上，为大家展示了许多有趣的试验。此次“地面课堂”设在人大附中，300多位师生有机会与航天员互动。与此同时，本市120多名青少年航天科技爱好者齐聚中福会少年宫，一起聆听来自天宫一号的授课。而在上海40多所航天特色学校，以及部分中小学幼儿园里，小航天爱好者们也津津有味地观看了这堂难得的“公开课”。

     本版撰文 记者 严柳晴 刘晶晶（除署名外）

    10时11分，开始上课。

    王亚平鱼儿一般向舱内摄像机游来，她是本次授课的主讲。指令长聂海胜则当起了“助教”，负责配合“主讲”管理教具，维护课堂秩序。航天员张晓光是这次授课任务的摄像师。

    “同学们，你们好。”随着王亚平温柔的声音响起，在中福会少年宫的青少年不禁欢呼起来：“上课了，上课了！”此刻，在上海市航天特色学校——闵行第三中学，收看“太空授课”也成为全校的盛事。

    为了热场，王亚平拿聂海胜开起了玩笑。聂海胜表演完太空凌空悬坐“神功”后，王亚平表示这不算什么，“我还有‘大力神功’呢。”说完，她用一根手指轻轻一推，聂海胜摇摇晃晃向远处飘去。

    安静的人群中传出连声嗟叹。几个坐立不安的男孩子，目不转睛地盯着屏幕。“真神奇。”

    航天员的表演给同学们带来了疑问：在地面上，人们一般用天平、台秤、托盘秤、杆秤、弹簧秤测量物体受到的重力，从而计算物体的质量。那么，失重环境下，航天员是怎么知道——他们是胖了？还是瘦了？

    只见，聂海胜打开一个支架形状的装置，把自己固定在支架一端，他一头衔着支架，人水平悬浮在空中。王亚平轻轻拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回复原位。装置上的LED屏上显示出数字：74.0，这表示聂海胜的实测质量是74千克。

      》解读

    太空称重

    天宫中的质量测量仪，应用的是牛顿第二运动定律：物体受到的力等于它的质量×加速度。实验中设计了一个弹簧能够产生一个恒定的力，还设计了一个系统测出加速度，然后根据牛顿第二定律就可以算出身体的质量了。

    航天员们测完体重之后，王亚平又取出一个物理课上常见的实验装置——单摆。“单摆是物理课程中的经典实验。”闵行三中物理老师程家娟介绍，“单摆实验”在现今使用的高一教材拓展性课程中有涉及。

    电视屏幕里，同学们看到也是同样的装置——一个和学校实验室装置一模一样的T型支架，用细绳拴着一颗明黄色的小钢球。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手，小球并没有出现地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中。

    王亚平用手指沿切线方向轻推小球，奇妙的现象出现了，小球开始绕着T型支架的轴心做圆周运动——而在地面对比试验中，需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕轴旋转。“这个实验同样和失重有关系，同学们不妨思考一下失重的定义，在生活当中有没有这样的现象？我们坐凌霄飞车，坐电梯。是不是也会有‘失重’的体验？”

    “在太空中，什么都会失重吗？”正当学生提出疑问时，航天员演示陀螺实验。

    王亚平取出一个红黄相间的陀螺悬在空中，用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着向前移动。紧接着，她拿出一个相同的陀螺，先旋转起来再悬浮在半空中，这一次用手轻轻一推，旋转的陀螺则不再翻滚，而是保持摇晃状态向前奔去。

    奇特的“体重仪”、重复着单摆运动的小球、不停翻滚的陀螺……随着“太空课堂”中一个个奇妙的实验不断展开，在中福会少年宫观看的同学们都张大了嘴，说不出话来了。

      》解读

    变与不变

    实验中小球没有来回摆动、而是悬浮或者做圆周运动，是太空中的失重现象导致的。同样因为重力环境的不同，在太空中轻轻推小球一下，小球会在细绳的牵引下做圆周运动。

    此外，转动的陀螺具有定轴性，定轴性遵守角动量守恒原理——在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩，由于角动量守恒，旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。

    “如果诗仙李白在天宫里生活，大概就写不出‘飞流直下三千尺’的名句了，因为，失重环境下水不可能飞流直下。”王亚平拿起一个航天员饮用水袋，打开止水夹，水并没有倾泻而出。轻挤水袋，在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠，略微抖动水袋，水珠便悬浮在半空中。

    “这是水面张力实验。”宇航学会副秘书长赵金才向在闵行三中观看的同学介绍。

    接着，王亚平把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中，慢慢抽出金属圈，便形成了一个漂亮的水膜。轻轻晃动金属圈，水膜也不会破裂，只是偶尔会甩出几颗小水滴。随后，王亚平又往水膜表面贴上了一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。

    紧接着，王亚平慢慢地向水膜注水，不一会儿，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球。用注射器向水球内注入空气，在水球内产生了两个标准的球形气泡，气泡既没有被挤出水球，也没有融合到一起。随后，王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球，红色液体慢慢扩散开来，晶莹透亮的水球变成了“红灯笼”。

    见同学们对“太空泡泡”兴趣甚浓，赵金才建议：不妨在家尝试一下表面张力的实验。实验器材很简单，只要一张表面略毛糙、吸水性较好纸、一根针、一杯水即可。把针放在纸上，再把纸放到水面上，针能够飘在水上，不沉下去。

    科幻作家刘慈欣在看完太空授课后说：“这堂课最伟大的地方不在于简单展示了几个知识点，而是像一支画笔一样，为孩子们描述了一个与地球重力世界不同的太空世界。它会很大地启发和开阔孩子们的思想、视野。”

     》解读

    魔幻水球

    这两个实验均展示了液体表面张力的作用。受到内部分子的吸引，液体表面分子有被拉入内部的趋势，导致表面就像一张绷紧的橡皮膜，这种促使液体表面收缩的绷紧的力，就是表面张力。只不过，在地面上，液体表面张力难以抗衡地球引力的影响，只有经过特殊处理的肥皂水、富含无机盐的矿泉水才能表现出比较强的张力特性。 

      》互动

    如何分辨上下方位？

     同学：你们在太空里还有没有上和下的方位感呢？

     王亚平：嗯，这是一个非常有意思的问题，这样吧，让我首先来给大家表演一个杂技。不过呢要请指令长帮一下忙，先把我转90度。现在呢，对我来说，这边是上，这边是下。好，请指令长再把我转90度，现在呢，对于我来说，这边又是上，这边又是下。好，让指令长把我转回来吧。同学们，你们看到了吧？在太空中我们自身的感觉，在方位上无所谓上和下的区别，无论头朝向哪个方向，我们自身的感觉都是一样的。不过在天宫里，为了便于工作和生活，我们也人为地定义了上和下，并且把朝向地球的一侧作为是下方，并铺设了地板。

    实验用水可以循环吗？

      同学：这些实验用水是从地面带上去的吗？可以循环使用吗？

     聂海胜：我们天宫一号上使用的水都是从地面带上来的。在太空，资源的循环利用非常重要和有价值。这需要有先进的技术和硕大的设备，因此在短期飞行当中，一次性用水更经济。我国的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术，在天宫一号里，我们也进行了部分关键技术的验证实验，我国科研人员将把中国的空间站建设成为运行高效、节约的空间站，谢谢。

     天上能看到太空垃圾吗？

    同学：在太空中能看到太空垃圾吗？天宫一号有防护措施吗？

    王亚平：在我们飞行的这几天，还没有看到太空垃圾。不过事实上，太空垃圾确实是存在的，虽然它与航天器相撞的几率很小，但是数量却不少，而且一旦与航天器相撞，后果将不堪设想。因此，在发射前，我们就对太空垃圾进行了预警分析，也对我们的天宫一号制定了相应的规避和防护措施，确保航天员的安全，谢谢。

      怎么应对失重对身体伤害？

      同学：采取哪些措施应对失重环境对身体带来的不利影响？

      聂海胜：在太空，航天员会遇到失重、噪声、狭小环境等不利因素的影响。失重会造成人体心血管失调、肌肉萎缩等，为了有效地对抗失重，我们通常采用体育锻炼、药物和体液重新分布等办法来进行保护。这次我们从地面带来了很多设备，例如企鹅服、套袋、拉力器、自行车动量计等。我们现在上课的这个小讲台，就是由一个自行车动量计改造的，等一会儿上完课之后，我们马上把它组装成为一个太空锻炼的自行车，谢谢。

     航天员能看到UFO吗？

    同学：能看到UFO吗？星星还会闪烁吗？

    王亚平：嗯，这确实是一个非常奇妙的问题。透过舷窗，我们可以看到美丽的地球，还可以看到日月星辰，但是到目前为止我还没有看到UFO。由于我们处于大气层之外，没有了大气的阻挡和干扰，所以我们看到的星星格外的明亮，但是看到的星星就不会闪烁了。同样，由于没有了大气对光的散射作用，我们看到的天空不是蓝色的而是深邃的黑色。另外呢，我要告诉你们一个很奇妙的现象，就是现在我们每天都可以看到16次日出，因为我们每90分钟就可以绕地球一圈。

    》感想

    留遗憾

    浦东进涛小学的三年级学生赵冰雪是个太空模型迷，她的梦想是将来做个建筑师，最希望能到太空中造出漂亮的房子。昨天上完课，赵冰雪告诉记者：“真有意思，从没上过这样的课。”唯一让赵冰雪觉得遗憾的是，不能像北京的小朋友那样直接和航天员对话。“我有好多问题想问他们呢，在太空喝水是不是很困难？吃饭吃些什么呢？在太空中生活的感受是什么？”

       更信服

    上海敬业中学高二（6）班的孙鑫则更加“理智”。上完这堂课，她觉得一直听说的那句话“地球和太空的环境差别很大”终于“眼见为实”了，“真的是亲眼看到才觉得信服。”孙鑫的爸爸以前是做天文望远镜的，从小就听父亲谈论说宇宙有多么神奇，她还有个好朋友是个狂热的天文爱好者，立志成为天文学家。孙鑫因此也一直对太空科学很向往，昨天的课则让她对未来有了更多憧憬。

      受启发

    上海位育初级中学的物理老师吴萍表示，本来挺担心初一的学生会听不懂航天员的课，但很明显这样生动的对比实验让孩子们理解起来更容易。“用实验和互动的方式激起学生的好奇心，这样的上课方式也给了我们很多启发。”吴老师表示。

    》释疑

太空授课“很值得”

    昨天，我国首位“太空教师”进行太空授课。但是有网友质疑：太空一课代价高昂，究竟有何意义？针对疑问，上海科普作家协会会员、航天科普专家李必光称，国外早已有太空授课的先例。直面太空课堂，更能唤起青少年对我国航天事业的热情。

    “太空授课”在我国并非先例。美国女教师芭芭拉·摩根在2007年做过太空授课。她通过视频，给爱达荷州的学生上了25分钟课。我国此次太空授课的时间比美国当年更长。这些时间是否花得值得？

    “很值得。”李必光回答，有人提出，航天员应该用有限的时间，去做更重要的科学实验。但绝大多数孩子们不会对尖端的实验有兴趣。“太空授课”可以充足的时间来演绎各种物理现象。航天员在太空，孩子们在地球，“天地互动”，能唤起他们对航天的热情。

    现今航天科普活动频频。但解释“宇航员的太空生活”等问题时，所使用的科普视频教材只能引自国外。这次太空授课则是中国版本，中国航天女教师会让青少年倍感亲切。“这不仅是科普教育，也会给孩子们带来民族自豪感。”李必光说。

      记者 严柳晴

    选神十，时间更充裕

    我国原定由神舟九号航天员在太空为青少年授课，但后来因任务紧张而取消了。北京大学地球与空间科学学院教授焦维新介绍，神舟九号时，我国已经具备了太空授课的条件。神舟九号在轨运行时间为13天，神舟十号在轨运行时间为15天。从时间上来看，神舟十号的时间相对于神舟九号来说更加宽裕。

    此外，因为神舟十号和神舟九号有较好的继承性，优化了航天员的工作程序和作息安排，增加了工作项目的时间余量，这样的安排更加适合航天员开展太空授课。

    此前，神舟十号飞行主要以科学试验为主，本次神舟十号共承担三十余项科学试验，是神舟九号的两倍多，主要包括航天器技术、航天医学和公益活动等，航天员在授课时也是在做实验。

    美国女航天员摩根太空授课的内容是介绍和演示太空生活，而我国女航天员王亚平太空授课的内容是介绍和演示物理概念，所以后者科技含量较高，但难度也较大。

     据《法制晚报》报道

    选在10点，便于收看

    焦维新在记者采访时表示，太空授课的时间安排首先会考虑航天员整体的工作安排和准备，其次还要考虑中继卫星等下传通信方便的时间。再次还要考虑方便组织学生收看，达到授课效果。

    从时间安排上来看，这次太空授课时间为40分钟。上午10点左右这样的时间段会便于学生收看。按照天宫一号和神舟十号组合体运行速度推算，100分钟围绕地球转一圈，也就是授课时间里，组合器围绕地球转了半圈。

    天宫一号和神舟十号组合后，按照天宫一号的运行轨道来运行。按照天宫一号的运行轨道，组合体运行轨道应该是在距地约343公里的近圆轨道上。通常来说，组合体运行轨道是不变的，如果出现大的轨道偏差，还需要进行轨道维持。专家认为，在授课的时间段内进行轨道维持的可能性不大。

      据《法制晚报》报道