2013年6月20日，

神舟十號載人飛船的航天員王亞平

在天宮一號空間站

在聶海勝、張曉光協(xié)助下

進(jìn)行我國首次“太空授課”，

此次“太空授課”歷時50分鐘。

全國8萬所中學(xué)6000多萬名學(xué)生，

還有坐在電視機(jī)前的觀眾

通過中央電視臺直播，

收看了這堂神奇的“太空授課”。

這堂課，

點亮了許許多多孩子的好奇心，

點亮了無數(shù)個孩子的航天夢想。

從此之后，

“天宮課堂”開始成為

中國開展科學(xué)知識普及的

一大知名國家品牌。

隨著天和核心艙成功發(fā)射，

中國天宮空間站進(jìn)入在軌建造階段，

“天宮課堂”變得活躍起來，

接連于2021年12月和2022年3月兩度開課，

神舟十三號乘組的3名航天員

華麗轉(zhuǎn)身為循循善誘的科學(xué)課教師，

在九天之上向全球觀眾演示了一批

精心設(shè)計的科學(xué)實驗，

并揭示背后的科學(xué)道理。

快帶孩子一起復(fù)習(xí)這三次課吧～

2013年6月20日

首次“太空授課”

2013年6月20日，中央電視臺第一次進(jìn)行了“太空授課”直播，主持人與專家在演播室完成了“太空授課”的相關(guān)話題，并通過視頻直播連線了北京飛控中心、人大附中地面課堂。

上午10點05分，航天員王亞平在天宮一號里面，開啟了這堂神奇的“太空授課”。

太空單擺實驗

在地面上，支架上的細(xì)繩拴著一顆小球構(gòu)成一個單擺系統(tǒng)。將小球拉起后放手，小球開始往復(fù)擺動，運動周期與細(xì)繩長度、重力加速度有關(guān)。最終，小球在空氣阻力作用下停止擺動。但在太空中沒有重力影響，拉起小球后放手，小球會停在原位置，不產(chǎn)生擺動；如果用手推一下小球，給小球一個較小的初始速度，小球便可繞著支架軸做圓周運動。而在地面上，如果不給小球一個非常大的初始速度，小球是很難進(jìn)行圓周運動的。

太空單擺實驗（圖片來源：CCTV）

太空陀螺實驗

高速旋轉(zhuǎn)陀螺的自轉(zhuǎn)軸軸向在慣性空間中會保持不變。太空中，用手觸碰高速旋轉(zhuǎn)的陀螺和靜止的陀螺，高速旋轉(zhuǎn)的陀螺雖然會產(chǎn)生輕微晃動，但其自轉(zhuǎn)軸的軸向保持不變，而靜止的陀螺則會發(fā)生翻滾。可見，高速旋轉(zhuǎn)陀螺的定軸特性在天上和地面上是完全一樣的，因此航天器可以采用陀螺儀來進(jìn)行空間定向。

太空陀螺實驗（圖片來源：CCTV）

太空水膜、水球?qū)嶒?/strong>

作用于液體表面、使液體表面積縮小的力，叫液體表面張力。金屬圈插入水袋后形成的水膜不會破碎，往水膜表面貼上“中國結(jié)”，水膜依然完好。這是在太空失重環(huán)境下液體表面張力特性突顯的結(jié)果。

向水膜注水，水膜很快變成一個晶瑩剔透的大水球。這樣完美的球形只可能存在于微重力環(huán)境中，因為在地面上液體表面張力難以抗衡地球引力的影響，水球必然發(fā)生形變。

太空水膜、水球?qū)嶒灒▓D片來源：CCTV）

首次開課全程回顧

2021年12月9日

時隔8年再次授課！

2021年12月9日，神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站進(jìn)行了第二次“太空授課”。

本次“太空授課”活動采取天地互動方式進(jìn)行，在中國科技館設(shè)置地面主課堂，在廣西南寧、四川汶川、香港、澳門設(shè)置地面分課堂。

浮力消失實驗

在地面上，乒乓球放入水里，會浮到水面上，那么在太空中做同樣的實驗乒乓球“浮不浮”？

答案是：不浮！

看視頻，了解原因↓↓↓

這項實驗所展現(xiàn)的是浮力和重力伴生的現(xiàn)象。浮力來源于重力引起的液體在不同深度的壓強(qiáng)差。當(dāng)重力消失時，液體內(nèi)部壓強(qiáng)相同，浮力也就消失了。不過地球表面難以讓浮力消失，這個試驗很難直觀地展示出來。在空間站的微重力條件下，浮力和重力之間的伴生關(guān)系就可以非常清楚地顯現(xiàn)。

泡騰片實驗

泡騰片遇到水之后一般會產(chǎn)生很多氣泡，那么在太空，泡騰片與水球相遇會發(fā)生什么？

答案是：變成一個充滿歡樂的“氣泡球”

而且陣陣飄香↓↓↓

在地面環(huán)境中，將泡騰片扔進(jìn)水球里，就能看到氣泡上浮，可在中國空間站的失重環(huán)境中，因為浮力的消失，泡騰片扔進(jìn)水中的產(chǎn)生的氣泡不再上浮，而是相互擠壓，最后就會形成一個很有意思的樣子，這個水球也會被氣泡撐得更大，就能看到水球一點點膨脹的效果。

水膜實驗

在水膜實驗中，王亞平將她和女兒在地球上制作的花朵折紙放進(jìn)水膜，美麗的花朵瞬間綻放。

快來見證這神奇時刻↓↓↓

水球光學(xué)實驗

王亞平往水膜里注入水，就得到了一個水球，接著往水球中注入一個氣泡，神奇的景象出現(xiàn)了：透過水球和氣泡能看到一正一反兩個像。

這是怎么回事？

當(dāng)航天員往水球中打入一個氣泡，因為在太空中浮力已經(jīng)消失了，所以氣泡不會向上飄，而是老老實實待在水球中，水球因此被氣泡變?yōu)榱藘刹糠郑虚g是空氣，氣泡周圍是水。這個時候整個水球就變成了兩個透鏡，外圈成為了一個凸透鏡，所以呈現(xiàn)出一個倒立的像，內(nèi)圈相當(dāng)于變成了兩個凹透鏡的組合，這個時候又出現(xiàn)了一個正立的像。因此可以在水球中同時看到一正一倒的兩個像。

太空細(xì)胞學(xué)研究實驗展示

“天宮課堂”上，航天員葉光富給大家展示了，失重條件下的細(xì)胞生長發(fā)育研究。

熒光顯微鏡下觀察到的心肌細(xì)胞，一閃一閃地跳動↓↓↓

2022年3月23日

第三次“太空授課”

第三次課3月23日下午正式開講，神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站進(jìn)行“太空授課”。一個個太空實驗，干貨滿滿，快跟小編一起來復(fù)習(xí)～

太空“冰雪”實驗

在“四季如春”的中國空間站里，王亞平制作了一顆晶瑩剔透的“冰球”——液體球結(jié)晶，外觀像“冰球”實為“熱球”，背后是什么原理呢？戳視頻↓↓↓

在地面上，利用飽和液體結(jié)晶是分離和提純固體物質(zhì)的一種方法。

過飽和溶液是指濃度超過理論平衡濃度的溶液，多余的溶質(zhì)會析出結(jié)晶，通過過濾、洗滌、烘干等步驟可以提取到純度更高的固體物質(zhì)。

過飽和溶液是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，受到外界因素擾動時，容易結(jié)晶。結(jié)晶會受很多因素影響，如溫度、壓力、剪切力、超聲、外界磁場等。結(jié)晶的過程是在外界因素的影響下首先形成晶核，晶核逐漸長大完成結(jié)晶過程。

“天宮課堂”中王亞平老師在前兩次擠過飽和溶液的過程中，在管口即發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象也說明了過飽和溶液的不穩(wěn)定性，擠壓帶來的壓力誘導(dǎo)了結(jié)晶。

液橋演示實驗

地面重力環(huán)境下， 水的表面張力微不足道，那么在太空的微重力環(huán)境下，液體的表面張力有多強(qiáng)？看航天員用液體搭一座橋↓ ↓↓

液體表面張力是作用于液體表面，使液體表面積縮小的力。液體都具有表面張力，尤其在失重作用下，表面張力更會“大顯神威”。

表面張力使得液體表面相當(dāng)于存在一個類似“彈性薄膜”一樣的東西，束縛著液體的運動。它的本質(zhì)是液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。就比如拉開彈簧時，彈簧反而表現(xiàn)具有收縮的趨勢。

水油分離實驗

地面上，水和油混合后自然分層，油在上水在下，那么在空間站里，水和油會自然分層嗎？

答案是：不會。

看視頻，了解原因↓↓↓

在相同體積的情況下，水的密度大于油，水的質(zhì)量更大。根據(jù)向心力公式F=mrw2，當(dāng)角速度w和半徑r相同時，質(zhì)量m大，水滴需要的向心力越大，即等效的離心力也就越大，所以質(zhì)量更大的水被甩到了瓶底。水和油實現(xiàn)了分層。

太空拋物實驗

太空拋物實驗中，來了一位特殊的助教：冰墩墩！在太空中拋出冰墩墩，會和地面上一樣向下墜落嗎？

一試便知↓↓↓

在地面拋出物體，由于一直受到豎直向下的重力作用，分析它的運動軌跡，主要看拋出的速度沿著什么方向：

拋出速度在豎直方向時，不論上拋還是下拋都是直線變速運動；

當(dāng)拋出物體的速度不再沿著豎直方向，不論是斜著拋出，還是水平拋出，物體運動都是曲線變速運動。

而在太空，由于在空間站艙內(nèi)，物體幾乎不受重力作用，不論往哪個方向拋，幾乎都可以看作是勻速直線運動，因為物體只受到微弱的空氣阻力作用，速度方向和大小的變化都很微小。

這堂課會一直開下去！

小編在6月4日舉行的神舟十四號載人飛行任務(wù)新聞發(fā)布會上了解到，神舟十四號任務(wù)期間，將全面完成以天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙為基本構(gòu)型的太空空間站建造，建成國家太空實驗室。神舟十四號飛行乘組將首次利用位于問天實驗艙的氣閘艙實施兩到三次出艙活動，并將繼續(xù)開展天宮課堂。

據(jù)中國載人航天工程辦公室，以后的空間站上會持續(xù)有航天員在上面工作、生活、開展實驗，天宮空間站的條件，以及天地通信的保障條件都很好，所以航天員在空間站上飛行的過程中，與地面進(jìn)行互動交流、開展一些科普活動，這以后是會常態(tài)化的。

END

本文來源｜綜合自中國教育報、人民日報海外版、中工網(wǎng)、中國科學(xué)技術(shù)館、微言教育、科普中國、環(huán)球時報等