我们的太空授课

播撒科学的种子，传播科学的精神，这是每一位科学家肩负的使命

大家知道，在2013年“神十”任务中，我们进行了首次太空授课。当时全国有8万所学校、6000万名学生参与了这次活动，而且是全球直播。这也是目前为止世界上电视直播规模最大、受众最广、授课时间最长和内容最丰富的一次物理教学活动。

太空授课是一个大型复杂的系统工程，涉及的单位非常多，接口也极为复杂。另外，对天地协同要求非常高，航天员操作难度也很大。比如，航天员要做水膜，但他和摄像师又无法固定身体，这种情况下要完成精准拍摄的难度很大。我们刚开始想的就是以“天宫”里的摄像机为主来进行太空授课。尽管挑战巨大，但我们始终坚持一条原则：强调真实，绝不事先录播。我们也想过：如果在太空授课过程中，真的出现极端情况，我们也会告诉所有观众，这种故障正是反映了太空飞行的复杂性和难度。第二条原则是：这是一场教学课，不是作秀。所以，我们将地面课堂设在了人大附中，有几百个学生作为代表参加了地面课堂的活动。第三条原则是：一定要有中国的元素。比如，航天员在做了水膜之后，上面放置了一个小贴片，我们用了中国结;包括水膜做成水球的颜色，也选了中国红。此外，还包括太空老师选用李白的诗、曹冲称象的故事，也都体现出了中国元素。

正因为太空授课的意义和影响很大，所以，我们想要竭尽所能，在坚持真实的情况下同时完美呈现。这时，预案就非常重要。因为你不可能凭想象，不能怀侥幸心理，在整个授课过程中不出任何问题。于是，我们对太空授课过程中可能会出现的200多个问题逐一进行分析，制定相应对策。我们对这个过程中可能发生的200多个故障进行了预案设计。比如说，图像话音中断了，所有人都看不到图像听不到话音了，怎么办？我们设计的预案是：这时导播要在第一时间把摄像头切到地面课堂，由地面课堂的老师组织同学们开展相关教学活动。同时，我们飞控现场要进行故障的分析和排故，恢复图像话音的功能。然后，在恢复之后，由地面课堂的老师按我们事先约定好的话语，让航天员知道他从什么地方开始接续。这样我们就可以既保证真实，又能让整个授课过程不中断，得以流畅地呈现。

我们同时也考虑了极端情况，比如“太空垃圾”的问题：万一天宫被太空垃圾击穿了怎么办？这个时候，天宫会进入失压状态，就必须应急返回。我当时也跟航天员说，即使要应急返回，也要淡定从容地告别收尾，绝不能落荒而逃，要充分展示一个训练有素的航天员形象。当然，我这么说，也是基于我对这些问题和应急返回程序的了解，我心里是有底的，我们有时间来做这件事情。

后来，在进行的唯一一次天地协同演练过程中，真的出现了图像话音中断的情况。出现问题后，我们所有相关人员，从地面课堂的老师到航天员，再到我们飞控組的人员，就启动了事先设计的预案，完成了演练。在场的领导和专家，除了知情者，其他不知情的人没有一个人看出来发生了状况。所以，我们的预案还是严丝合缝的。同时，因为我们得到了实战的检验，也大大增强了我们完成任务的信心。

随着载人航天的实践，人们也越来越多地认识到航天员在飞行中的作用，“以人为本”的理念也越来越深入人心。从“神五”到“神十一”，航天员越来越多地承担了“太空科学家”的角色。其中，做实验最主要是从“神六”开始，“神七”主要是出舱活动，“神九”“神十”和“神十一”三次任务中，航天员完成的实验是特别多的，有100多项空间科学技术研究的实验。在“神十一”33天的飞行中，航天员承担了51项的科学试验和技术试验。除了这些，他们还做了一些公益活动，这些重要活动与实验加起来一共是59项。可以说，他们既是工程师，也是科学家;既是生物学家，又是菜农;既是职业的航天员，也是载人航天的形象大使。他们在各种角色之间进行转换。比如说我们通过这些实验获得一些新的收获和认识。陈冬在第一次做血管超声检测的时候，突然发现貌似有两条动脉。怎么会有两条动脉？其实这是因为在失重环境下，血液往头部转移，血管的充盈度更好，所以静脉粗得就像是多了一条动脉。这是我们之前没有看到过的，也没有想到的。通过“神十一”的实验，我们有了很多新的收获。

“神十一”上还搭载了香港中学生的太空养蚕实验。这也是我们第一次在太空中养蚕。我当时给他们的建议是两点：一点是，我们不可能像在地面那样。地面养蚕的时候蚕是吃桑叶的，但在太空中蚕会飘浮，吃掉一片桑叶之后怎么再吃第二片桑叶？我给他们的建议是把桑叶做成菜泥一样;还有一点，就是粪便的清除。蚕宝宝的粪便会悬在空中，我当时给他们建议用残渣收集器。还有一些抽气泵，用这个把粪便抽吸掉。这是在“神十一”的时候，太空养蚕的一个实验视频。这是景海鹏。在飞行前，设计实验的孩子们也在想：蚕在太空中能吐丝吗？它能结茧吗？这都是有问号的，我们是带着疑问上天的。看完这段录像，是不是觉得蚕宝宝很可爱，我们的航天员也非常可爱？

每次我在飞控的时候，看到我们的航天员在轨，在飞行中去完成这些实验，尤其是在“神十一”的时候，看他们做这些实验，我心里特别感慨，也特别有自豪感。通过努力，我们的一些设想变成了现实，真是非常有成就感。

今天我们来做科普，其实是来播撒科学的种子，传播科学的精神，我觉得这是我们每一位科学家应该肩负的使命。也希望通过我们的耕耘，能让更多的种子生根发芽、开花结果。谢谢大家！

（黄伟芬，中国载人航天工程航天员系统总设计师。荐自“我是科学家iScientist”，有删节。）

（责任编辑/刘大伟 张金余）