您好，太空教師！這幾位太空教師，你認識嗎？

知識 09-10

點擊「國家空間科學中心」可以訂閱哦！

今天是2018年9月10日，我們迎來了第34個中國教師節，祝老師們，節日快樂！上學時遇到一位好老師，真的是人一生的財富，今天，我們將目光聚焦在太空，為大家講述幾位太空教師的故事，相信你會在接下來的故事中收穫感動。

您好，太空教師！謝謝您，太空教師！

【世界首位太空教師-克里斯塔·麥考利夫】

1984年，美國總統里根提出「太空授課計劃」，選拔了史上第一位平民宇航員——中學歷史老師麥考利夫。

執行任務前的挑戰者號太空梭機組成員合影，後排左二為克里斯塔·麥考利夫。

克里斯塔·麥考利夫。

1986年1月，在升空前不到一個月，麥考利夫與芭芭拉·摩根在訓練中談笑。

美國東部時間1986年1月28日上午11時39分，在美國佛羅里達州肯尼迪航天中心39B發射台剛升空起飛73秒的挑戰者號太空梭發生解體，機上7名機組人員無一倖存。在這7位為人類太空探索獻出寶貴生命的宇航員中，有世界首位太空教師、同時也是兩個孩子母親的克里斯塔·麥考利夫。

麥考利夫的兒子和他的同學也在現場觀看了這次發射，為她歡呼，但是73秒之後挑戰者號失事。

美國東部時間1986年1月28日上午11時38分，挑戰者號太空梭從佛羅里達州肯尼迪航天中心39B發射台升空。

麥考利夫的父母也在現場觀看了發射，這是他們聽到NASA公共廣播系統報告故障預警時的反應，隨後很快挑戰者號伴隨著巨大火焰和煙霧解體。

美國東部時間1986年1月28日上午11時39分，在美國佛羅里達州肯尼迪航天中心39B發射台剛升空起飛73秒的挑戰者號太空梭發生解體，機上7名機組人員無一倖存。

事後的調查結果證實右側固體火箭尾部一個密封接縫的O型環因發射前一天晚上的低溫而失效，使得原本是密封的固體火箭內的高壓高熱氣體從接縫處泄漏，最終導致一連串連鎖反應，在升空73秒後組合體解體墜毀。

美國前總統里根在挑戰者號失事當天發表紀念講話。

去年在聽音樂時發現了一首特殊的歌：A Lovely Wedding - Snow and Sky

https://music.163.com/#/song?id=4425889

這首歌採集了美國前總統里根關於挑戰者號太空梭失事的演講。海浪聲，鳥鳴聲，鋼琴聲使致辭更顯悲愴，但卻又感受到了生命不息的呢喃。

每次聽總是會哭，航天事業，是高風險的事業，特別是載人航天事業，就是大喜大悲的事業，「挑戰者號」的災難不僅僅是美國人的災難，更是全人類的災難，人類的太空探索在挫折中繼續前行！

在講話中，美國前總統里根說：

And what happened today does nothing to diminish it. We don『t hide our space program.

今天發生的悲劇決不會削弱它。我們不會就此停止我們的航天計劃。

We『ll continue our quest in space.

我們將繼續探索太空。

There will be more shuttle flights and more shuttle crews and, yes, more volunteers, more civilians, more teachers in space.

我們將有更多次航天飛行，有更多宇航員，更多志願者,更多平民，更多教師進入太空。

2011年1月27日，在約翰遜航天中心挑戰者號失事25周年的紀念儀式上，一個花圈圍繞著當年罹難的宇航員合影照片。斯人已逝，人類的太空探索在挫折中繼續前行，而他們的英勇與犧牲將為一代又一代人所銘記。

【芭芭拉·摩根-彌補21年前的遺憾】

由於「挑戰者號」發生爆炸，連同麥考利夫在內的7名航天員全部遇難，太空授課計劃也推遲了20餘年。

宇航員芭芭拉·摩根。

2007年，當年一同參加選拔的另一名美國教師芭芭拉·摩根，終隨「奮進號」飛上太空，肩負著航天員、教師和「麥考利夫的繼承者」三重身份，彌補了21年前的遺憾。

這張美國宇航局實時視頻截圖畫面顯示，宇航員克萊頓·安德森（前）2007年8月14日在太空授課活動中向學生演示在太空中物體運動的情形。新華社/路透

太空中，55歲的摩根給孩子上了一堂25分鐘的「太空課」，其他航天員成了她的「助教」，18名4至8年級學生在地面聽講。除了負責完成部分專業任務外，摩根還開設「太空課堂」，與地面上的學生「天地連線」，通過視頻向學生展示了在太空運動、喝水等情景，成為那次任務的最大亮點。

1986年的遺憾，終於被彌補了！

轉眼來到了2013年。

2013年6月11日17時38分，搭載三名航天員（聶海勝、張曉光、王亞平）的神舟十號載人飛船，由長征二號F遙十火箭在位於中國西北部的酒泉衛星發射中心發射升空。

【王亞平-中國首位太空教師】

飛行期間，航天員王亞平在「天宮一號」中進行了中國載人航天史上的首次太空授課。

2013年6月20日，神十航天員王亞平在距離地面三百多公里的「天宮一號」上給全國的中小學生進行了一次生動的太空授課。

那天你在幹什麼？看直播了嗎？

今天帶大家再次回顧一下那次太空授課吧。

2013年6月20日10時11分，北京航天飛行控制中心報告：已建立與航天員的雙向通信鏈路。神舟十號航天員的身影清晰呈現在大屏幕上，他們身著藍色艙內工作服，面帶微笑向地面課堂的同學們揮手致意：「同學們，你們好！」

「我是王亞平，本次授課由我來主講。」航天員王亞平輕點腳尖，向天宮一號艙內攝像機鏡頭緩緩飛來。為了備好課，這位「主講」可沒少下功夫，不僅精心準備了授課內容，向專業教師虛心請教講課技巧，還對個人形象進行了精心設計——紮起了秀氣的馬尾辮。只不過，在失重環境下，精心梳理的馬尾辮變成了蓬鬆的「毽子」。

「大家好！我是聶海勝，擔任本次飛行任務的指令長。」指令長屈尊當起了「助教」，負責配合「主講」管理教具，維護課堂秩序。由於天宮一號是精密的飛行器，航天員們的授課活動必須小心進行，既不能動作幅度太大、干擾到正常飛行，還要當心漂浮的實驗器材、液滴影響到航天器安全。

「大家好！我是張曉光，本次太空授課任務，我擔任攝像師。」在失重環境下，保持自身平衡並不容易。張曉光要先用束縛帶把自己固定在艙壁上，再用手持攝像機保持長時間穩定拍攝，才能把太空授課的精彩圖像傳回地面課堂。

三位航天員老師「站」穩後，先給同學們露了幾手「功夫」——「懸空打坐」、「大力神功」。在失重環境下，航天員們都成了「武林高手」，博得同學們陣陣喝彩。

這位同學，你真的適合表演，哈哈。

【太空實驗（一）：物體質量測量】

地面上，我們是如何測量物體質量的呢？在地面，我們可以採用很多種方法測量物體質量。比如，在地面實驗室，用台秤來測物體的質量；買菜的時候，我們用台秤、托盤稱、電子稱來測量菜的質量；在藥房用桿秤來測量藥材，用彈簧秤測量重力可以算出質量。之所以可以這樣測量，是因為有地球引力的存在。那麼，地面上測量質量的方法，在太空失重環境下還能用嗎？太空中是如何來測量物體質量的呢？

航天員老師用天宮一號上的質量測量儀現身說法。他們從天宮一號的艙壁上打開一個支架形狀的裝置，航天員聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復原位。裝置上的LED屏上顯示出數字：74.0，這表示聶海勝的實測質量是74千克。

王亞平向同學們解釋道，天宮中的質量測量儀，應用的物理學原理是牛頓第二運動定律：F（力）=m（質量）×a（加速度）。質量測量儀上的彈簧能夠產生一個恆定的力F，同時在質量測量儀中，設置一個彈簧凸輪機構，能夠產生一個恆定的力，另外再通過光柵測速裝置測量出支架複位的速度v和時間t，計算出加速度（a=v／t），就能夠計算出物體的質量（m=F／a）了。

【太空實驗（二）：單擺運動】

我們都知道，在地面上，懸掛在擺軸上的小球，當給它一個力時，它會以擺軸為中心，做半圓周的往複擺動，且隨加速度的變化而改變半圓周擺動的周長。那麼，這種物理現象在太空中還會出現嗎？

航天員們又取出一個物理課上常見的實驗裝置——單擺。

T型支架上，用細繩拴著一顆明黃色的小鋼球。王亞平把小球輕輕拉升到一定位置放手，小球並沒有出現地面上常見的往複擺動，而是停在了半空中。王亞平用手指沿切線方向輕推小球，奇妙的現象出現了，小球開始繞著T型支架的軸心做圓周運動——而在地面對比試驗中，需要施加足夠的力，給小球一個較大的初速度，才能使它繞軸旋轉。

其實，在太空中，小球處於失重環境狀態，沒有了回復力，不能像地面一樣做往複擺動，所以把小球任意放到一位置，小球都會靜止不動。但當稍稍給它一個初速度時，小球就會圍繞著擺軸做圓周運動了。

太空實驗趣味無窮，地面課堂的學生們也不失時機地向航天員提出他們關心的問題。有學生問：「航天員老師，您在太空中有沒有上下方位感？」

為了回答同學的提問，航天員王亞平在聶海勝的幫助下表演了一套「雜技」動作，分別進行了懸空橫卧和倒立。看到航天員老師的精彩表演，同學們興奮地鼓起掌來。太空中的亞平老師告訴大家，自身感覺都是相同的，在方位上沒有上下的區別。

但是，我們看到的天宮一號艙內，還是有上、下方位設置的。這是因為在太空中為了便於工作和生活，天宮一號實驗艙內人為的定義了上和下，並且把朝向地球的一方定義為下方，並鋪設了地板。所以，在地面的我們看來，天宮一號艙內就如我們地面的房間一樣，有白色的「天花板」，也有新的硬質地板，方便了航天員的生活和工作。

【太空實驗（三）：太空中的旋轉陀螺】

小時候，我們經常會玩陀螺，因為只要給它一個初速度，它就會圍繞中心不停的旋轉，這是孩子們最喜歡玩的玩具。物理學原理告訴我們，高速旋轉的陀螺具有很好的定軸特性。在太空失重環境下，這一特性更加直觀地呈現出來。

王亞平取出一個紅黃相間的陀螺，把它靜止懸放在空中。用手輕推陀螺頂部，陀螺翻滾著飛向遠處。但當把陀螺先旋轉起來，再給它一個干擾力時，陀螺還會跟之前一樣運動嗎？王亞平讓陀螺旋轉起來，懸浮在半空中，再用手輕輕一推，旋轉的陀螺不再翻滾，而是保持著固定的軸向，向前飛去。

王亞平介紹說，高速旋轉陀螺的定軸特性在航天領域用途廣泛。在天宮一號目標飛行器上，就裝有各式各樣的陀螺定向儀，正是有了它們，才能精準地測量航天器的飛行姿態。

【太空實驗（四）：太空中的水膜實驗】

在地面上，液體表面張力難以抗衡地球引力的影響，只有經過特殊處理的肥皂水、富含無機鹽的礦泉水才能表現出比較強的張力特性。但是，在太空失重環境下，液體的表面張力特性便突顯出來。

王亞平拿起一個航天員飲用水袋，打開止水夾，水並沒有傾瀉而出。輕擠水袋，在飲水管埠形成了一顆晶瑩剔透的水珠，略微抖動水袋，水珠便懸浮在半空中，小水球顯得晶瑩剔透，很漂亮！王亞平笑著說：「如果詩仙李白在天宮裡生活，大概就寫不出『飛流直下三千尺』的名句了，因為，失重環境下水不可能飛流直下。」

美麗的王老師！張曉光這位太空攝像師真的很棒呢！

不過這些小水球，如果不把它們集中收集起來，它們會在空間到處亂飛，影響實驗艙里的設備安全。因此，亞平老師採用了一種獨特的方式，用口把水滴吸到嘴裡，其實這就是航天員在太空中喝水的方式。

之後，亞平老師給大家做了一個水膜實驗。使用一個金屬圈和一個水袋，把金屬圈輕輕地放入水袋，然後再慢慢地抽出，這時在金屬圈上形成一個大大的水膜。這在地面上可是很難實現的。在太空失重狀態下，水的表面張力就會大顯神威，所以普通水也能夠輕鬆地形成漂亮的水膜。王亞平輕輕晃動金屬圈，水膜也沒有破裂，只是偶爾會甩出幾顆小水滴。為了航天器的安全，用吸水紙把這些閃出的小水滴收集起來。隨後，王亞平又往水膜表面貼上了一片畫有中國結圖案的塑料片，水膜依然完好。

【太空實驗（五）：水球演示】

液體表面張力的威力竟如此神奇！普通的飲用水還能變成更加神奇的「魔法水球」。

王亞平又重新做了一個水膜，然後把飲水袋中的水輕輕地注入到做好的水膜上，水膜則開始慢慢地變厚，當注入的水越來越多時，水膜竟變成了一個亮晶晶的大水球，水球中間還有一串珍珠般的小氣泡。為了驗證注入空氣是否能真正形成氣泡，指令長聶海勝用注射器抽出先前形成的小氣泡，重新做注入空氣的實驗。王亞平用注射器把氣體注入到水球里，空氣在水球內部形成一個大氣泡並靜止不動，當在水球另一側繼續注入空氣時，又形成另一個氣泡，且兩個氣泡並沒有融合到一起，而是單獨的存在。

緊接著，王亞平拿出一個裝有紅色液體的注射器，小心翼翼的將液體注入到水球，紅色液體慢慢擴散開來，晶瑩透亮的水球變成了粉紅色。

今年年初，王亞平在接受記者採訪時還提到了這個實驗，王亞平老師說，下次再上太空，想把試驗水球加到爆！

王亞平說：在神十任務太空授課的時候，我最後做了一個很圓很漂亮的水球。我往水球里注水的時候，地面有很多人是非常揪心的，再加水球就要爆了。實際上我們心裡是有底的，但這個水球加多少水會爆呢？上次沒有嘗試，下次再上太空的話，我可能會試著把它加到爆。

期待啊！

奇妙的太空實驗令人意猶未盡，航天員老師還專門為地面課堂的同學們留下了課間討論時間。在回答了同學們一系列的提問後，太空授課進入了尾聲。

【芭芭拉·摩根致信王亞平】

帶著彼此的眷戀和依依不捨，航天員們要和地面課堂的同學們說再見了。三位航天員每人都為同學們送來了太空寄語——聶海勝說：「願同學們刻苦學習，增長知識，為『中國夢』添彩！」張曉光說：「深邃太空，奧秘無窮，探索無止境，讓我們共同努力！」王亞平說：「飛天夢永不失重，科學夢張力無限！」

值得一提的是，2007年在太空授課的女教師芭芭拉·摩根在神舟十號任務期間還專門致信王亞平，表達了她對神舟十號航天員的問候和祝願，並對王亞平擔任首位中國太空授課教師給予熱切期盼和鼓勵。

完成太空授課的航天員王亞平，在天宮一號通過電子郵件向太空教師、美國前宇航員芭芭拉·摩根發去回信。回信全文如下。

「親愛的芭芭拉·摩根女士：在遙遠的太空收到您的來信，我和我的同事感到很高興，謝謝您對我們的關心和祝願，對您為世界載人航天和教育事業做出的貢獻表示敬佩和敬意。今天，我們順利完成了太空授課活動，與億萬中國學生一起分享了太空的神奇和美妙，收穫了知識和快樂，希望您和世界各地的教師、學生看到後能夠喜歡。飛行期間，我經常會通過舷窗遙望我們美麗的家園。太空寄託著人類美好的嚮往，知識是走向太空的階梯。我們願與您一道為開啟全世界青少年朋友熱愛科學、探索宇宙的夢想共同努力。」

謝謝你們！

從克里斯塔·麥考利夫、芭芭拉·摩根到王亞平，從「挑戰者號」、「奮進號」太空梭再到神舟十號載人飛船，就像一場接力賽，從遺憾到圓滿，一堂看似普通的太空授課不知道能讓多少青少年燃起太空探索的夢想。

神舟十號任務團隊為了上好這堂特殊的太空課，他們不知道付出了多少努力。

【打造「太空課堂」不容易！】

此次太空授課時長近50分鐘，從上課開始到結束，這期間神十天宮組合體已經圍繞地球飛行了半圈多，依靠地面測控站進行直播的話，最理想情況也需要10多個測控站，我國的地面測控體系還缺乏這個條件。大型航天測控船造價昂貴，運行費用也非常高。雖然，我國目前擁有大型測控船隊「遠望"號，但也僅有四艘，仍達不到視頻直播的要求。

不過，天鏈一號衛星只需3顆即可覆差全球，造價低、運行費用也比較低，可以說是物美價廉。低軌航天器先將數數據傳至中繼衛星，中繼衛星再將數據傳回至地面，相較地面、海上測控站點，數據中繼衛星具有覆蓋面廣、實時性高、經濟性好等優點。

「太空授課」實際上也是一次對我國航天測控能力的有效展示。

王亞平老師在太空授課期間，天宮神十組合體的過境範圍。天鏈衛星、遠望船、地面站聯手完成此次測控任務。

往太空帶物品不是斤斤計較，而是克克計較。為了太空教學，帶上天宮一號的「教具」總重量是2.9公斤，也體現了國家對這次太空授課的重視。據了解，1千克物質從地面發射到近地軌道的空間站約需2萬美元。以此計算，這些教具飛天成本達到5.8萬美元，即35萬元人民幣左右。

打造太空課堂真的很不容易！

王亞平老師是本次太空授課的主講，在繁忙的訓練之餘，她總是抽出時間試講，在單位、在家裡……她的丈夫開玩笑說：我的媽呀，我都會了，下次我可以上太空了。

這次太空授課的圓滿勝利，是航天員努力的結果，是所有參研人員和科研人員共同努力的成果，對他們的辛勤付出表示感謝。返回地面後王亞平老師收到了很多靑少年朋友的來信，他們向王老師傳遞了這樣一種信息：今後一定會努力學習，將來也要去探索太空，利用太空，用自己的聰明才智服務國家，服務人類，做一個對社會有用的人。每當看到這些，王老師都感到很欣慰和幸福。

今年4月，天宮一號圓滿完成太空使命，隕落大海。儘管它已不再，但那些經典的瞬間、難忘的畫面將永存腦海。

轉眼，我們已經邁進空間站時代！

【我們的空間站】

21世紀人類設計建造的第一個空間站——中國空間站。那將是咱中國人在太空美麗的家園，也是所有航天員夢想的宿營地。