首次在問(wèn)天實(shí)驗艙授課
今年7月，中國空間站問(wèn)天實(shí)驗艙成功發(fā)射，并與核心艙組合體進(jìn)行交會(huì )對接。隨后，神舟十四號航天員乘組進(jìn)入問(wèn)天實(shí)驗艙開(kāi)展工作。這次“天宮課堂”，是中國航天員首次在問(wèn)天實(shí)驗艙內進(jìn)行授課。
“天宮課堂”開(kāi)啟新“教室”，問(wèn)天實(shí)驗艙自然是授課的重點(diǎn)內容。在約50分鐘的授課中，3名新晉“太空教師”介紹和展示了空間站問(wèn)天實(shí)驗艙工作生活場(chǎng)景，演示了微重力環(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 )調頭的扳手等神奇現象，并生動(dòng)講解了實(shí)驗背后的科學(xué)原理。授課期間，航天員還通過(guò)視頻通話(huà)形式與地面課堂師生進(jìn)行了實(shí)時(shí)互動(dòng)交流，地面課堂專(zhuān)家也就有關(guān)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行認真解析。
“天宮課堂”的“教室”更大了。問(wèn)天實(shí)驗艙作為中國空間站三大艙段中的第二艙段，是中國空間站的首個(gè)實(shí)驗艙段，艙內的實(shí)驗能力比核心艙提升了一倍，擁有強大的空間科學(xué)實(shí)驗能力。
問(wèn)天實(shí)驗艙的實(shí)驗項目以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主，艙內搭載了生命生態(tài)實(shí)驗柜、生物技術(shù)實(shí)驗柜等科學(xué)實(shí)驗柜，在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)等領(lǐng)域研究多種空間環(huán)境要素下的基本科學(xué)規律、機理，關(guān)注生命生長(cháng)發(fā)育和人的健康，探索人類(lèi)長(cháng)期太空生存所面臨的一系列科學(xué)問(wèn)題。
同時(shí)，在平臺功能的定位上，問(wèn)天實(shí)驗艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，具備空間站組合體統一管理和控制能力。
在“天宮課堂”授課中，航天員陳冬和劉洋介紹和展示了問(wèn)天實(shí)驗艙的科學(xué)實(shí)驗柜等實(shí)驗設施。例如動(dòng)植物的“太空旅館”——生命生態(tài)實(shí)驗柜；“全自動(dòng)”的小型生物實(shí)驗室——生物技術(shù)實(shí)驗柜；“拿捏”重力環(huán)境的變重力實(shí)驗柜等。
首次展示植物科學(xué)實(shí)驗操作
“天宮課堂”第三課還首次展示了空間站植物研究項目的科學(xué)實(shí)驗操作。
“我在天宮二號種過(guò)生菜，最近還品嘗了蔡旭哲親手種植的生菜?！痹谑谡n中，陳冬戴上了空間站內的首個(gè)混合現實(shí)眼鏡，在科學(xué)手套箱內對在太空中生長(cháng)的擬南芥進(jìn)行樣品采集。
在生長(cháng)盒中，每個(gè)種植孔中分別種有通過(guò)基因調控控制的不同開(kāi)花期的擬南芥。陳冬將剪下來(lái)的擬南芥放入凍存管里。他介紹，所有的樣本采集完成后，將放置在零下80攝氏度的低溫存儲區。返回地球時(shí)，這些樣本將交給科學(xué)家進(jìn)行研究。
正如劉洋在“天宮課堂”中所言，“對動(dòng)植物的太空生長(cháng)研究，將幫助我們未來(lái)在月球乃至火星實(shí)現長(cháng)期生活”。如何利用植物保障人類(lèi)在地外環(huán)境中生存所需要的食物、氧氣和純凈水，已成為空間生命科學(xué)最關(guān)注的問(wèn)題。
中科院空間應用中心研究員、載人航天工程空間應用系統問(wèn)天實(shí)驗艙主任設計師趙黎平說(shuō)，由問(wèn)天實(shí)驗艙帶到中國空間站的擬南芥種子和水稻種子長(cháng)勢良好，這也是國際上首次對水稻在空間站開(kāi)展“從種子到種子”全生命周期的培養研究。
將擬南芥和水稻帶進(jìn)空間站，很有代表性。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng )新中心鄭慧瓊研究員介紹，擬南芥和水稻是兩種模式的植物。其中，擬南芥代表雙子葉、長(cháng)日、十字花科植物，青菜、油菜等都屬于十字花科；水稻則代表單子葉、短日、禾本科植物，小麥、玉米等糧食類(lèi)作物都屬于禾本科。
鄭慧瓊表示，希望通過(guò)研究，獲得水稻培養的關(guān)鍵環(huán)境參數，為進(jìn)一步解析空間微重力對水稻生長(cháng)發(fā)育的影響，利用水稻進(jìn)行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導。同時(shí)，通過(guò)轉錄組分析比較擬南芥和水稻兩種模式植物在空間環(huán)境中開(kāi)花途徑關(guān)鍵基因的表達及其調控網(wǎng)絡(luò )的變化，解析空間微重力條件下長(cháng)日和短日植物開(kāi)花的分子機理，為進(jìn)一步創(chuàng )制適應空間環(huán)境的作物和開(kāi)發(fā)利用空間微重力環(huán)境資源提供理論依據。
更多“首次”期待解鎖
一次短暫的“天宮課堂”背后，凝聚著(zhù)很多人的汗水?！疤鞂m課堂”授課專(zhuān)家組成員、北京交通大學(xué)副教授陳征介紹，多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家參與了“天宮課堂”備課，包括航天系統專(zhuān)家、高校教師與科研人員、中小學(xué)教師等。在開(kāi)課前，航天員會(huì )反復測試，保證實(shí)驗效果，并將測試結果反饋給地面的專(zhuān)家組，對實(shí)驗內容進(jìn)行確認和溝通。
從2013年第一次進(jìn)行太空授課，到去年12月的首次“天宮課堂”，伴隨著(zhù)空間站的建設進(jìn)程，中國人的太空授課活動(dòng)規模越來(lái)越大、內容越來(lái)越豐富、圖像和畫(huà)面越來(lái)越穩定和清晰。
據了解，為了保障“天宮課堂”的順利進(jìn)行，空間站上的測控與通信分系統高效助力了實(shí)時(shí)課堂互動(dòng)。測控與通信分系統配備了圖像話(huà)音的采集和通信設備，這些設備能夠采集下航天員授課的畫(huà)面和聲音，記錄課堂實(shí)況，并通過(guò)通信設備傳達到地面。
同時(shí)，北京空間信息傳輸中心調用“天鏈一號”03星和“天鏈二號”01星，為中國空間站組合體提供天基測控與數據中繼服務(wù)，搭建起天地往返的“信息天路”，為太空授課的順利進(jìn)行提供了穩定可靠的數據傳輸支撐。
當前，中國空間站建造已進(jìn)入收官階段。按計劃，年底前將實(shí)施夢(mèng)天實(shí)驗艙、天舟五號、神舟十五號飛行和神舟十四號返回等4次任務(wù)，完成空間站建造。據中國載人航天工程辦公室消息，在空間站建設和運營(yíng)過(guò)程中，“天宮課堂”將持續開(kāi)展太空授課活動(dòng)，進(jìn)行形式多樣、內容豐富的航天科普教育。
下一次“天宮課堂”將何時(shí)開(kāi)課？隨著(zhù)夢(mèng)天實(shí)驗艙升空對接，“天宮課堂”是否會(huì )啟用新“教室”？當神舟十四號和神舟十五號航天員乘組同時(shí)在空間站工作生活時(shí)，“太空教師”的隊伍會(huì )不會(huì )繼續壯大？對于精彩的“天宮課堂”，人們還有更多期待。
《人民日報海外版》2022年10月14日第12版
