太空教育:连接公众与航天的桥梁
太空微重力世界是如此奇妙,为此,在载人航天器上开展太空教育具有重要意义,它可以使青少年及公众走近航天、了解航天,还能更好地理解科学规律。太空教育已成为载人航天的一项重要内容,是连接公众与载人航天事业的最好桥梁。
太空教育有多种形式,其中在太空授课是最典型的一种方式。此前,全球只有美国女航天员巴巴拉·摩根曾于2007年在“国际空间站”上对地面青少年进行过一次授课。摩根是美国首名太空女教师克丽斯塔·麦考利夫的替补,麦考利夫于1986年在乘挑战者号上天时因航天飞机爆炸而牺牲了。2007年摩根实现了麦考利夫未完成的遗愿,在太空利用失重环境向学生授课,产生了较大影响。在摩根的太空授课活动中,一个学生想了解航天员是如何在太空中锻炼身体的,摩根没有直接回答,而是将身旁两位身材魁梧的航天员举了起来,一手一个,并装出一副很吃力的样子。另一个学生想知道如何在太空喝水,摩根便从一个特制的饮水袋中挤出几个水珠,然后她和同事们用嘴接住四处飘动的水珠并吞下去。学生问摩根,航天员在太空中如何保持个人卫生,摩根马上往自己的脸上喷射肥皂水,演示她是怎么洗脸的。另一个航天员还演示了如何刷牙:漱口水需要吐到专用毛巾上,因为在太空微重力环境下,水不会往低处流。
我国原定由神舟9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。这次神舟10号航天员王亚平将在天宫1号内通过电视直播的形式进行我国第一次、世界第二次太空授课,向地面的中小学生展示失重条件下的特殊物理现象,了解液体表面张力的作用,从而加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。由此可见,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。王亚平具体展示哪些特殊物理现象值得期待。
由于太空授课的次数和时间十分有限,而太空实验对青少年又有很好的启迪作用,所以各种太空实验除了可采用太空授课的方式进行演示外,目前还常采用视频传输的方式进行演示,即航天员在载人航天器内录制学生感兴趣的太空实验,然后在通信信道不忙时把教育演示视频用中继卫星传输到地面。目前,在“国际空间站”已录制了数以百计的教育演示视频,其中不少是演示物理定义和规律等。
延伸阅读
青少年也能参与太空实验
利用失重环境可以为人类造福。例如,在失重环境中混合物可以均匀地混合,由此可以制成地面上不能得到的特种合金;也能制成一种新的泡沫金属。失重时在液态金属中通以气体,气泡不“上浮”,也不“下沉”,均匀地分布在液态金属中,凝固后就成为泡沫金属,这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢,用它做机翼,又轻又结实;由于液体中密度不同的成分不会发生沉淀和对流,所以在太空采用电泳技术生产的有些产品产量比地面高几百倍,纯度高几倍,成本也更低;可进行无容器的“悬浮冶炼”,消除了容器对材料的污染,获得纯度极高的产品,等等。
吸引青少年参加太空科学实验项目已成为载人航天的重要应用之一。2012年,美国“龙”飞船把全美多所高校学生参与的23项研究运送到太空,后又带回地面。这些学生的研究项目是“学生航天飞行实验计划”的一部分,该计划给学生提供机会,设计微重力下物理、化学和生物学方面的研究项目。
我国曾从全国各地征集的上万份提案中,评选出5项由中小学生提出的上天方案。它们是:用胶粘法控制航天飞机舱内垃圾;液态混合物的凝固;微重力环境对草履虫生长和繁殖的影响;失重环境中固-液表面间的相互作用;蚕吐丝织茧实验。这5项实验先后登上美国的航天飞机。在前4项实验中除了草履虫实验由于电池工作寿命限制未获得成功外,其余3个方案都取得很好的结果。最不幸的是第5项蚕宝宝实验,由于哥伦比亚号航天飞机在返回过程中解体,这项实验也归于流产。为了实现学生们的心愿,我国航天部门让蚕宝宝登上了中国的第22颗人造卫星。太空蚕回到地面后,学生们与科学家一起分析太空飞行对蚕宝宝和它们后代的影响。
开展青少年太空实验活动,不仅锻炼了青少年的独创能力和实验设计能力,而且激发了青少年们热爱航天事业、献身航天事业的热情。例如,被采纳的前4项航天飞机实验的学生在中学毕业后,都免试进入北京航空航天大学和哈尔滨工业大学,毕业后有的学生还加盟到中国航天的队伍中。(北京日报 杭添仁)