“太空探索永无止境，同学们好！”
随着熟悉的开场白传来，天宫课堂第三课10月12日在中国空间站开讲。神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲依次“飞”到镜头前，面向广大青少年进行太空授课，来自全国的中小学生共同观看了这堂太空科普课。
相比前两次天宫课堂，此次“解锁”了一个全新且更加宽敞的“太空教室”——问天实验舱。此次太空授课的第一个环节，就是向同学们介绍全新的“教室”。
(资料图)
问天实验舱于7月24日发射升空，是中国空间站“天宫”的组成部分。该实验舱由中国航天科技集团五院抓总研制，由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成，舱体总长17.9米，直径4.2米，约为6层楼高，是全世界现役最大单体载人航天器，也是中国空间站首个实验舱段。
跟随蔡旭哲的镜头，首先映入眼帘的是问天实验舱的“站立”睡眠区，舱壁上贴着蔡旭哲与家人的合影。
“问天实验舱睡眠区的方向和核心舱是不同的，核心舱是横向的，而问天实验舱则是纵向的，在地面我们可没办法这样睡觉；但在微重力环境下，航天员在任意方向睡眠的感觉都一样，因此可根据设计需要来安排睡眠区方向。”刘洋说。
通过镜头，航天员对工作生活场景进行了展示，并介绍了问天实验舱所搭载的实验柜等设施设备。其中，生命生态科学实验柜引发孩子们的关注。
这个实验柜就像动植物的“太空旅馆”，由一个个像小房间一样的模块组成，每个房间对应不同的研究对象，用于探究太空中的微重力和辐射对生物个体生长、发育与衰老的影响。
刘洋以其中的水稻为例，经过70多天的生长，水稻已经从饱满的种子变成了水稻植株。不过，它们的样子看起来“东倒西歪”。这主要是因为失去了重力的刺激，水稻的生长方向也变得杂乱无章了。
“我们在空间站种植的水稻、小麦都展示了勃勃生机，期待在空间站收获自己种植的稻米。或许未来在月球、火星，也能实现袁隆平院士的‘禾下乘凉梦’。”陈冬说。
“太空旅馆”除了培育水稻，还“住着”拟南芥。陈冬利用科学手套箱为大家展示了拟南芥剪株操作，据他介绍，“小南”非常适应太空生活，长势很好，未来会将这些采集到的“小南”样品带回地球研究。
陈冬说，“除了种植拟南芥和水稻，在生命生态实验柜下面的‘房间’，还可以养殖斑马鱼、线虫等动物。”
镜头转向生物技术实验柜。这个实验柜相当于太空中的一个小型生物实验室，陈冬介绍，它主要是以细胞、组织、蛋白质等生物样品为对象进行研究的科研设备，里面配置了各种先进的细胞培养和检测仪器。
“它最厉害的地方是‘全自动’——航天员只需将实验单元装载到实验模块中，启动实验，就可以开展细胞的增殖分化等实验，并且可以像看电影一样，实时观察细胞样品的变化过程。”陈冬说。
相比于上一个“太空教室”天和核心舱，问天实验舱拥有更大的教学空间。当天，3名“太空教师”还在这里演示了水球变“懒”实验、太空趣味饮水、“会调头的扳手”等神奇现象。
中国航天科技集团五院空间技术实验分系统主任设计师李喆介绍，作为我国空间站的首个实验舱，问天实验舱拥有强大的空间科学实验能力，不仅舱内实验能力比天和核心舱大幅提升，还能够开展大规模舱外实验。
“问天实验舱装载了8个实验柜、22个舱外载荷适配器，就像是把一个大型科学实验室搬到了太空。”李喆说。
事实上，问天实验舱不仅仅是空间站上的第二个“太空教室”，也是空间站的重要保障，让中国空间站的在轨运行风险更加可控，在轨长寿命运行更加可靠。
虽然“太空教师”们处于距地面400公里的中国空间站，但在天地连线中，这堂课画面图像清晰、语音清脆响亮，3名航天员也能清楚地看到地面课堂内孩子们的一举一动，进行实时课堂互动。李喆说，在“天”与“地”顺畅连通的背后，空间站测控与通信分系统发挥着重要的保障作用。
其第一个作用，就是为太空授课配备了图像话音的采集和通信设备，这些设备能够采集航天员授课的画面和声音、记录课堂实况，通过通信设备将其传到地面。第二个作用是提供天地链路的保障，太空中采集到的课堂画面和声音通过天链中继系统和中继终端产品搭建起来的“太空天路”传输到地面，地面上拍摄到同学们的反应也能实时传输到空间站，实现双向传输。
李喆介绍，实验柜采集到的数据不仅数据量巨大，而且许多都需要实时传输，这就对通信传输能力提出了更高的要求。研制团队用光纤在舱内打造了一个带宽更大、速率更快的局域网，即载荷网。大量的实验数据通过载荷网汇集到舱上的中继天线终端，通过中继卫星传到地面，便于科研人员开展后续研究。
当前，天和核心舱和问天实验舱处于“L”构型，在飞行姿态的约束下，此次太空授课期间的测控由两个舱段接力完成，实现了“太空天路”无缝衔接。
测控团队特别设计了一体化的“数据代传”的飞行程序：授课的前半段由问天实验舱跟踪中继卫星，后半段由天和核心舱跟踪另一颗中继卫星，而在中间两舱同时跟踪不同中继卫星的阶段，通过数据代传让两舱实现信息并网连通，完成“无缝接力”，从而实现了连续测控，保障太空授课的顺利进行。
“天宫课堂”授课专家组成员、北京交通大学副教授陈征表示，第一次太空授课在实验设计上更加注重趣味性，首次揭幕太空教室，主要面向小学生等低年龄群体。第二课在空间科学实验内容上有所增加，让更多人深入了解航天员在空间站的工作。从面向的群体来看，转向初中生。第三课授课内容更加深入、更加立体，同学参与程度更进一步。
约50分钟的太空授课，在天地互动中很快过去，授课接近尾声。
“我们在金秋十月一起度过了一段精彩时光，不久后，我们的梦天实验舱就要发射入轨，到时我们将见证中国空间站全面建成的历史时刻。我们非常期待同学们在未来可以把我们的太空家园建设得更好！”陈冬说。
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