“天宮課堂”即將開講，這是中國空間站首次太空授課直播。站在400公里天外“最高”講台授課有何講究？“天宮課堂”第一講有何特別？人們對未來的太空課堂可以有哪些期待？國際宇航聯空間運輸委員會副主席楊宇光接受中新社記者專訪，解讀上述問題。
資料圖：王亞平神舟十號太空授課
以下為訪談實錄摘編：
太空授課教具需經特殊設計和考慮
問：中國空間站即將進行首次太空授課活動。對於太空授課，航天員與地面工作人員分別需要做哪些準備？與地面授課相比，太空授課有何特殊之處，空間站環境對授課提出哪些要求？
楊宇光：太空授課需要精細準備。從工程技術方面來講，最大挑戰是通暢的通信鏈路，要保障視頻清晰不卡頓，需要“天鏈”中繼衛星、空間站、地面測控站密切配合。另外，太空授課用的輔助教具需要通過天舟貨運飛船或隨神舟飛船乘組送上空間站。儘管天舟飛船能搭載6噸多的物資，但大多數是航天員生活所需消耗品、科研用品等，留給教具的空間不多，這就需要精打細算。
天和一號核心艙容積約50立方米，比天宮一號大多了，但這一空間大部分是被航天員的科研、生活用品和空間站運行設備所佔用，因此和地面授課相比，教具重量、體積都有限制，需經特殊設計和考慮。教具在運送過程中，還會經歷超重和劇烈振動的惡劣環境，因此要事先對教具進行振動實驗等考核。
此外，太空授課必須考慮失重環境的影響，比如必須保證教具能在失重條件下使用，航天員在失重條件下攝像如何保持穩定，都需要練習。
問：2013年，航天員王亞平在聶海勝、張曉光協助下進行了首次太空授課，演示了質量測試、單擺運動、陀螺運動、製作水膜與水球等實驗。太空授課中的實驗選擇有何講究？有哪些類別的課程更適用於太空授課？
楊宇光：除了對教具的約束條件，在課程遴選方面，天地之間有差別的現象更適合作為授課內容，比如微重力條件下的物理、化學現象等。
航天員在空間站進行的研究包括科學研究和工程研究兩大類。前者是對自然現象進行研究，如微重力條件下的流體流動、物體燃燒等物理化學現象，後者包括工程實踐，如水凈化系統、尿處理系統等。事實上，“神十二”航天員乘組劉伯明之前已經簡單介紹了太空飲用水從何而來。我認為未來這些都可以作為教學的重要內容，由航天員現場進行更細緻深入的演示。
“天宮課堂”可以進行更充分天地互動
問：此次太空授課將面向全球直播，與8年前的太空授課相比，此次太空授課將有何不同？8年前的太空授課積累了哪些經驗？安排神舟十三號航天員乘組開展中國空間站首次太空授課有何意義？
楊宇光：與8年前相比，我認為很重要的一點在於中國航天受到的世界關注有了極大不同。最近有個“全球拍天宮”的活動，世界各地的人們爭相拍攝中國空間站過境影像。我在很久以前就開始拍攝天宮和國際空間站，過去這樣的活動在國內關注度並不高，但現在中國空間站和航天員備受世界矚目，這在國外社交媒體上已經有所體現。這次面向全球直播，相信將獲得更多世界關注。
第二個不同是中國首次太空授課的社會效益已經逐漸凸顯。8年前6000餘萬中小學生收看了直播，如今有些人已經畢業，甚至成為了航天人，亞平老師當年的教學已經在開花結果，此次“天宮課堂”開講，是對過去的延續。
另外，相比天宮一號首次太空授課，此次授課時的展示空間更大，通信保障技術更加成熟，可以進行更充分的天地互動。航天員在繁忙的任務期間進行太空授課，體現了國家和載人航天工程辦公室對太空科普教育的重視。
問：中國載人航天工程辦公室近日收到了2013年“太空班”學生寫給王亞平老師的信件，紛紛表示8年前的太空授課給他們種下了航天夢的種子。您認為，太空授課對中小學生有何啟蒙作用？
楊宇光：美國上個世紀六七十年代，不少孩子都曾受阿波羅登月的激勵，對工程和自然科學產生濃厚興趣，這也為美國90年代的經濟飛躍提供了人才基礎。其實在國內也有類似現象，楊利偉首次飛天、王亞平首次太空授課都極大提升了中小學生對宇宙探索、物理學、數學等方面的興趣，這不僅對中國航天的人才梯隊建設非常重要，對推動國家在工程、自然科學等方面的發展也有不可估量的作用。
建立公眾和航天之間的橋樑格外重要
問：2007年，外國宇航員在國際空間站完成了首次太空授課，能否請您介紹一下國外太空教學的歷史？目前國內外太空授課、太空科普工作情況如何？
楊宇光：首次太空授課經歷了曲折的過程。美國曾推出“太空教師計劃”（Teacher in Space Project），並從幾萬份申請中遴選出兩位教師，分別是麥考利夫和芭芭拉·摩根，一主一備。1986年挑戰者號失事，麥考利夫遇難，後來該項計劃取消。芭芭拉·摩根則通過訓練遴選，成為NASA的職業宇航員，並於2007年在國際空間站上進行了人類首次正規的太空授課。
為什麼強調“正規”？其實國際上簡單的太空科普活動很頻繁，有利用中繼衛星實時連線的，也有錄播的，形式多樣。比如馬來西亞宇航員舒克爾、韓國首位女宇航員李素妍都曾在太空開展科普活動。這樣的活動在國外非常普遍，並不僅限於航天大國，這也足見各國對太空教育活動的認可度和重視度。
再如，過去曾有業餘無線電愛好者利用國際電聯提供的頻率，自己製作無線電台。當時和平號空間站設置了專門的電台，當它經過某地上空時，宇航員就可通過電台與當地的無線電愛好者直接通話，無需通過中繼衛星或地面站。
值得一提的是，雖然國際上這種非正式的太空科普活動很頻繁，但像中國這樣的正式的太空授課仍然很少，所以其意義是非常突出的。
問：隨着中國空間站長期在軌運行，中國首個太空科普教育品牌“天宮課堂”將系列化推出，將由中國航天員擔任“太空教師”，採取天地協同互動方式開展。未來中國系列化開展太空科普教育活動有何意義？在航天科普方面，中國空間站還可以發揮哪些作用？
楊宇光：航天事業的可持續發展離不開公眾的理解和支持。現在航天活動越發成熟，尤其是中國航天事業已從早期的技術積累和驗證，到如今開花結果，為國民經濟提供回報和助力。但也有一部分航天活動，如載人航天、深空探測和空間科學等，高投入、高門檻、回報周期長。
對此，建立公眾和航天之間的橋樑顯得格外重要，有必要讓公眾了解這些特點，理解和支持航天事業。相比衛星等航天器，載人航天更適合進行航天科普教育，而中國也將太空科普教育作為空間站的重要職能之一，太空授課應當說是一件水到渠成的事情。
未來航天科普教育活動可以從廣度和深度兩個方向發展。一是教學內容範圍更廣泛，不僅限於微重力條件下的物理化學現象，也可以介紹太空科學研究和工程研究；二是可以開展更多有深度、有影響力的活動，中國已經有學生製作的立方星，隨着航天發射任務搭載進入太空，未來也可以有學生設計的空間科學實驗進入太空，比如美國的航天飛機曾搭載中國學生設計的科學實驗項目飛天，其中一個實驗是研究草履蟲在失重環境下的生長繁殖。