我們的太空授課

播撒科學(xué)的種子，傳播科學(xué)的精神，這是每一位科學(xué)家肩負的使命

大家知道，在2013年“神十”任務(wù)中，我們進行了首次太空授課。當時全國有8萬所學(xué)校、6000萬名學(xué)生參與了這次活動，而且是全球直播。這也是目前為止世界上電視直播規(guī)模最大、受眾最廣、授課時間最長和內(nèi)容最豐富的一次物理教學(xué)活動。

太空授課是一個大型復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的單位非常多，接口也極為復(fù)雜。另外，對天地協(xié)同要求非常高，航天員操作難度也很大。比如，航天員要做水膜，但他和攝像師又無法固定身體，這種情況下要完成精準拍攝的難度很大。我們剛開始想的就是以“天宮”里的攝像機為主來進行太空授課。盡管挑戰(zhàn)巨大，但我們始終堅持一條原則：強調(diào)真實，絕不事先錄播。我們也想過：如果在太空授課過程中，真的出現(xiàn)極端情況，我們也會告訴所有觀眾，這種故障正是反映了太空飛行的復(fù)雜性和難度。第二條原則是：這是一場教學(xué)課，不是作秀。所以，我們將地面課堂設(shè)在了人大附中，有幾百個學(xué)生作為代表參加了地面課堂的活動。第三條原則是：一定要有中國的元素。比如，航天員在做了水膜之后，上面放置了一個小貼片，我們用了中國結(jié);包括水膜做成水球的顏色，也選了中國紅。此外，還包括太空老師選用李白的詩、曹沖稱象的故事，也都體現(xiàn)出了中國元素。

正因為太空授課的意義和影響很大，所以，我們想要竭盡所能，在堅持真實的情況下同時完美呈現(xiàn)。這時，預(yù)案就非常重要。因為你不可能憑想象，不能懷僥幸心理，在整個授課過程中不出任何問題。于是，我們對太空授課過程中可能會出現(xiàn)的200多個問題逐一進行分析，制定相應(yīng)對策。我們對這個過程中可能發(fā)生的200多個故障進行了預(yù)案設(shè)計。比如說，圖像話音中斷了，所有人都看不到圖像聽不到話音了，怎么辦？我們設(shè)計的預(yù)案是：這時導(dǎo)播要在第一時間把攝像頭切到地面課堂，由地面課堂的老師組織同學(xué)們開展相關(guān)教學(xué)活動。同時，我們飛控現(xiàn)場要進行故障的分析和排故，恢復(fù)圖像話音的功能。然后，在恢復(fù)之后，由地面課堂的老師按我們事先約定好的話語，讓航天員知道他從什么地方開始接續(xù)。這樣我們就可以既保證真實，又能讓整個授課過程不中斷，得以流暢地呈現(xiàn)。

我們同時也考慮了極端情況，比如“太空垃圾”的問題：萬一天宮被太空垃圾擊穿了怎么辦？這個時候，天宮會進入失壓狀態(tài)，就必須應(yīng)急返回。我當時也跟航天員說，即使要應(yīng)急返回，也要淡定從容地告別收尾，絕不能落荒而逃，要充分展示一個訓(xùn)練有素的航天員形象。當然，我這么說，也是基于我對這些問題和應(yīng)急返回程序的了解，我心里是有底的，我們有時間來做這件事情。

后來，在進行的唯一一次天地協(xié)同演練過程中，真的出現(xiàn)了圖像話音中斷的情況。出現(xiàn)問題后，我們所有相關(guān)人員，從地面課堂的老師到航天員，再到我們飛控組的人員，就啟動了事先設(shè)計的預(yù)案，完成了演練。在場的領(lǐng)導(dǎo)和專家，除了知情者，其他不知情的人沒有一個人看出來發(fā)生了狀況。所以，我們的預(yù)案還是嚴絲合縫的。同時，因為我們得到了實戰(zhàn)的檢驗，也大大增強了我們完成任務(wù)的信心。

隨著載人航天的實踐，人們也越來越多地認識到航天員在飛行中的作用，“以人為本”的理念也越來越深入人心。從“神五”到“神十一”，航天員越來越多地承擔(dān)了“太空科學(xué)家”的角色。其中，做實驗最主要是從“神六”開始，“神七”主要是出艙活動，“神九”“神十”和“神十一”三次任務(wù)中，航天員完成的實驗是特別多的，有100多項空間科學(xué)技術(shù)研究的實驗。在“神十一”33天的飛行中，航天員承擔(dān)了51項的科學(xué)試驗和技術(shù)試驗。除了這些，他們還做了一些公益活動，這些重要活動與實驗加起來一共是59項?？梢哉f，他們既是工程師，也是科學(xué)家;既是生物學(xué)家，又是菜農(nóng);既是職業(yè)的航天員，也是載人航天的形象大使。他們在各種角色之間進行轉(zhuǎn)換。比如說我們通過這些實驗獲得一些新的收獲和認識。陳冬在第一次做血管超聲檢測的時候，突然發(fā)現(xiàn)貌似有兩條動脈。怎么會有兩條動脈？其實這是因為在失重環(huán)境下，血液往頭部轉(zhuǎn)移，血管的充盈度更好，所以靜脈粗得就像是多了一條動脈。這是我們之前沒有看到過的，也沒有想到的。通過“神十一”的實驗，我們有了很多新的收獲。

“神十一”上還搭載了香港中學(xué)生的太空養(yǎng)蠶實驗。這也是我們第一次在太空中養(yǎng)蠶。我當時給他們的建議是兩點：一點是，我們不可能像在地面那樣。地面養(yǎng)蠶的時候蠶是吃桑葉的，但在太空中蠶會飄浮，吃掉一片桑葉之后怎么再吃第二片桑葉？我給他們的建議是把桑葉做成菜泥一樣;還有一點，就是糞便的清除。蠶寶寶的糞便會懸在空中，我當時給他們建議用殘渣收集器。還有一些抽氣泵，用這個把糞便抽吸掉。這是在“神十一”的時候，太空養(yǎng)蠶的一個實驗視頻。這是景海鵬。在飛行前，設(shè)計實驗的孩子們也在想：蠶在太空中能吐絲嗎？它能結(jié)繭嗎？這都是有問號的，我們是帶著疑問上天的?？赐赀@段錄像，是不是覺得蠶寶寶很可愛，我們的航天員也非?？蓯?？

每次我在飛控的時候，看到我們的航天員在軌，在飛行中去完成這些實驗，尤其是在“神十一”的時候，看他們做這些實驗，我心里特別感慨，也特別有自豪感。通過努力，我們的一些設(shè)想變成了現(xiàn)實，真是非常有成就感。

今天我們來做科普，其實是來播撒科學(xué)的種子，傳播科學(xué)的精神，我覺得這是我們每一位科學(xué)家應(yīng)該肩負的使命。也希望通過我們的耕耘，能讓更多的種子生根發(fā)芽、開花結(jié)果。謝謝大家！

（黃偉芬，中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計師。薦自“我是科學(xué)家iScientist”，有刪節(jié)。）

（責(zé)任編輯/劉大偉 張金余）