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“天宮講堂”要開課啦!在天上講課要做這些籌辦

2021-12-06 16:23:44 來歷: 科技日報 作者: 唐芳

科技日報記者 唐芳

8年前,中國首位“太空教員”王亞平在太空給空中先生講課,臨時候圈粉有數。凝聽了那一堂太空課的6000多萬名先生中,有的此刻已成為優異的航天人。12月9日,正在中國空間站履行使命的航天員翟志剛、王亞平、葉光富,將再次為孩子們停止太空講課。

勝利講課不簡略

太空教導是天下載人航天勾當的構成局部。美國女宇航員芭芭拉·摩根于2007年8月乘坐“奮進”號進入國際空間站,完成了人類汗青上的第一次太空講課。

“昔時,芭芭拉首要報告太空糊口的衣食住行。中國初次太空講課則是真實的太空物理課。”天下空間探測手藝首席迷信傳布專家龐之浩以為,我國的太空講課與美國有較著差別。美國太空講課的內容是先容和演示太空糊口,而我國太空講課的內容是先容和演示失重環境下的物理觀點。以是,我國太空講課的科技含量較高,難度也更大。

2013年6月20日上午10點,我國初次太空講課起頭。神舟十號航天員王亞平經由進程品質丈量、單擺勾當、陀螺勾當、水膜和水球等5個嘗試,展現了失重環境下物體勾當特征、液體外表張力特征等物理景象,并回覆了先生們對航天器用水、太空渣滓、失重匹敵和太空風景等題目。

“咱們前后研討了‘竹籃吊水’‘乒乓球’‘盤旋鏢’‘溜溜球’和‘跳繩’等20多種打算,按照迷信性、寧靜性、操縱性、可視性、立即性、興趣性等綜合身分考量,顛末群策群力、頻頻遴選、嚴酷論證,終究肯定停止2個方面的物理嘗試,即物體勾當特征和液體外表張力;隨后,又對肯定的嘗試名目停止了經心詳盡的研討,力圖給先生們最好的‘講堂’感觸感染。”龐之浩說,實際證實,講課專家組終究擬定的講課教案到達乃至跨越了預期結果,取得美滿勝利。

“太空講課挑釁不小。”中國航天科工二院研討員楊宇光表現,在無限的時候、空間和物質前提下,僅教具的遴選和輸送就很是講求,太空物質輸送本錢很高,1千克物品的運輸本錢遠超1千克黃金的代價。更首要的是,40多分鐘的時候里,既要在太空演示物理景象,還要批注白物理道理,對備課和臨場構造分配請求極高。

課程遴選有講求

現實上,物理、化學和生物嘗試都可以或許在太空停止。為甚么中國載人航天史上初次太空講課的內容,終究遴選了5個物理嘗試?

龐之浩揭秘說,太空講課的“選題”前提是嘗試所需的資料和裝備必須寧靜靠得住、品質小、體積小、功耗小、對航天員安康無影響、不會凈化座艙環境等;固然,也要斟酌創意新奇、簡略可行、不須要破費航天員良多時候等身分。

“那時還設想了一個磁鐵嘗試,但斟酌到磁鐵可以或許對航天器外部儀器和裝備發生影響,以是這個嘗試被拋卻了。”龐之浩補充道,另外,化學嘗試有必然的風險性,為了寧靜起見,太空里的化學嘗試凡是在嘗試柜或手套柜停止,難以向空中先生顯現,是以遴選物理嘗試作為太空講課的內容更具寧靜性和可視化。

為做好中國初次太空講課科普教導勾當,昔時中國載人航天工程辦公室結合教導部、中國迷信手藝協會等部分對勾當停止了體系、周到的籌謀,完成了課件、教具建造和空中講堂的籌辦任務,航天員還為此停止了專題籌辦。

由于天宮一號是緊密飛翔器,航天員的講課勾當必須謹嚴謹嚴,既不能舉措幅度太大,攪擾到一般飛翔,還要把穩漂泊的嘗試東西、液滴影響到航天器寧靜。

作為主講人的航天員王亞平,在備課時沒少下工夫。她經心籌辦講課內容,向專業教員謙虛就教講課技能。指令長聶海勝擔負太空講堂的助教,擔負共同王亞平辦理教具,保護講堂次序。航天員張曉光幾近是被“捆”在艙壁上聽完這堂課的,由于擔負攝像師的他,要想在失重環境下堅持均衡,必須用束厄局促帶把本身牢固在艙壁上,能力在用手持攝像機的環境下,堅持長時候不變拍攝,把太空講課的出色圖象傳回空中講堂。

“將來的太空講課將會有更多、更新奇的嘗試內容和情勢。比方六合對照嘗試,比擬蠶或蜘蛛在太空與空中吐絲的區分,察看胡蝶在太空中若何飄動等。”龐之浩先容,我國有關部分也已起頭構造青少年設想太空嘗試,并按期請專家評審,優異的嘗試打算將來無望在中國空間站上實行。

不變清楚靠天鏈

中國初次太空講課勾當延續約40分鐘。這一六合互動進程是在我國中繼衛星的撐持下完成的,它的亮不異時標記著我國新一代載人航天測控網根基建成。

“空中上彀課,最難的是收集暢達,在天上這個題目更難保障。”楊宇光說,若何確保高碼數率、高保真視頻流的通訊鏈路完整通順,是太空講課進程中挑釁最大、難度最高、不肯定身分最多的關鍵。

楊宇光進一步詮釋道,太空講課的高清視頻傳輸,我國首要依托高高在上的天鏈中繼衛星停止撐持,以空中測控站、海面了望號丈量船作為備份,可是空中測控撐持比例不高,這是由于天宮一號、空間站大都時候不在我邦本土上空。

無線電通訊的一個根基道理,是傳輸的數據碼速度越高,那末傳輸的能量耗損及對傳輸裝備的活絡度請求越高。

“太空講課對音視頻的碼數率請求較高。”楊宇光詮釋道,為此天鏈中繼衛星利用高增益天線,使得波束很是窄,以保障能量集合,順遂傳輸高碼數率的視頻數據。另外一端我國空間站上設置有蝶形天線,指向中繼衛星停止共同。如許一來,實際上任什么時候候都有一顆中繼衛星可以或許“看”到我國空間站,確保講課進程通訊通順。“太空講課的時延僅約0.3秒。”他說。

不只如斯,太空講課及講課前的全因素練習訓練,均觸及普遍的六合協同任務。

“2013年王亞平第一次太空講課時,教導部擔負構造先生,中國科協擔負設想籌辦課程,中國載人航天工程辦公室擔負航天員和通訊體系。”龐之浩說。

“測控通訊體系停止中繼星的切換也是首要的六合協同。另外,王亞平在天演出示的物理嘗試,空中教員也在做不異的嘗試,六合對照嘗試幾近同步呈此刻視頻畫面中。”楊宇光表現。

義務編輯: 司洋
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