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没有粉笔黑板，没有纸质教材，没有PPT……12月9日下午，一堂特殊的“网课”吸引了全世界关注。由航天员翟志刚、王亚平和叶光富担任老师的天宫课堂第一课在中国空间站天和核心舱与地面会场同步举行。究竟“天宫”第一课与以往的太空授课有什么异同，都有哪些创新和难点？南都大数据研究院将结合一系列数据，为您进行解答。

从天宫一号到中国空间站，讲台更大、互动参与人数更多

资料显示，“天宫”第一课是人类史上的第三次太空授课，也是中国太空人的第二次授课。讲课时长也从2007年的25分钟，增加到2021年的约1个小时。

2007年8月14日，美国人芭芭拉·摩根在国际空间站进行了人类首次太空授课，时长约25分钟。2013年6月20日上午，神舟十号航天员组在天宫一号实验舱里进行了中国的第一次太空授课，从10点04分开始，到10到55分结束，持续约51分钟。“天宫”第一课则是从2021年12月9日15点40分开始，持续到16点40分左右，总长约一个小时。

和8年前一样，天宫课堂第一课的主讲者依然有王亚平老师。但不同的是，这堂课的讲台更大了——在中国空间站的天和核心舱内。数据显示，天和核心舱提供给航天员的活动空间约50立方米。而八年前那一课的讲台设置在天宫一号空间实验室内，活动空间只有15立方米，不到天和核心舱的三分之一。在未来的一年多里，“问天”“梦天”两个实验舱将陆续发射升空，与天和核心舱组成中国空间站的主体，整站的活动空间更可达到110立方米。

除了讲台更大，地面参与的人数更多、天地交流也更频繁。芭芭拉·摩根的太空授课对象为18名4至8年级学生。8年前神舟十号航天员组的授课则是通过电视信号向全国6000余万中小学生进行直播，而地面会场只是北京的一个阶梯教室。与前两次一样，“天宫”第一课采取天地互动方式进行。除了在中国科技馆设置地面主课堂外，更于广西南宁、四川汶川、香港、澳门设置了四个地面分课堂，共1420名中小学生代表参加现场活动。除了实验结束后的互动交流环节，“天宫”第一课还设置了实验间隙的问答环节。北京和香港的两位同学有幸向三名“太空老师”提出了关于空间站内氧气与二氧化碳的转换，以及水如何循环使用这两个问题，获得了王亚平老师的实时回答。

此外，本次天宫课堂更通过中央广播电视总台进行了网络和电视直播。也就是说，只要你能收看电视或连接网络，就可实时观看授课的全过程，传播面无疑更广，能辐射到的观众群体也更大。

上课流程、实验设置更多，涉及学科、领域更广泛

一个小时的“天宫”第一课，一共设置了八个环节。无论是实验内容，还是所涉及的学科种类，都是迄今为止所有太空授课里最多的。

美国人芭芭拉·摩根在国际空间站上向学生展示了在太空运动、喝水等情景。6年后神舟十号三名“太空老师”则通过质量测量、单摆运动、制作水膜与水球等实验，向地面的同学和老师们展示了零重力下的多个神奇现象。

而在天宫课堂第一课上，内容不仅有传承，更有拓展。课程以转动的陀螺开始，伴随着转动的陀螺结束，这正是对八年前那一课的致敬。水膜与水球的相关实验，也是延续了当时的内容。除了物理实验，这次还融入了其他学科的内容。例如生活科的“航天员在轨工作生活场景展示”，王亚平老师介绍了太空厨房、睡房和运动设备的功用，令大小朋友们大开眼界。“太空细胞学研究实验展示”则属于生物科和生命科学类别。“太空转身”无疑是一门生动的体育课。

而在“太空老师”的分工上，“天宫”第一课也有了更大胆的尝试。

我国的两次太空授课，主讲老师都是女航天员王亚平。但八年前主要由指令官聂海胜担任实验助手，航天员张晓光则手持摄像机进行拍摄。在“天宫”第一课上，三位“太空老师”的分工更细致，合作也更紧密。王亚平老师除了担任主讲人外，还在展示太空厨房、睡房等环节中“客串”了一把摄像师。指令官翟志刚则主要是拿着摄像机对细胞分裂的实验视频、水膜与泡腾片等实验进行近距离拍摄，并在互动环节回答了学生的提问。航天员叶光富不仅是多个实验的助手，还操作电脑演示了太空细胞学研究实验的有关视频，并“亲身上阵”演示了太空转身等动作和担任企鹅服的“模特儿”，被广大网友戏称为“天宫工具人”。

本次太空授课有多难？传输技术更先进，准备教具学问多

课时更长、实验项目更多意味着神舟十三号宇航员团队的太空授课难度更高。一个小时的天宫课堂第一课看似短暂，但其中所包含的难点却不少。

首先要有过硬的信息传播技术。要保持通信链路的畅通，要保证直播视频清晰不出现中断、卡顿、延迟等意外，就需要“天链”中继卫星、空间站、地面测控站密切配合。北京空间信息传输中心总工程师单长胜在接受采访时表示，中国是用中继的天链一号03星和天链二号01星来接力保障这次太空授课。和八年前相比，我国中继卫星系统发生了很大变化，太空资源更加丰富，卫星能力也得到了长足发展，太空授课等需要长弧段、强信号支持的重要活动也因此开展得更加从容。但这次需要“照料”的航天器数量增加了很多。太空授课期间，西安卫星测控中心与分布在全国各地的大小测控站作为卫星信号的地面“传手”，不光要将音视频信号精准送达，更要针对在轨航天器指令上下行、状态监控等方面进行妥善保障。

其次需要保证授课画面和声音的清晰。相比之前，“天宫”第一课的画面、声音质量都有了显著提高。据国家航天局介绍，为了实现天地对话更清晰，由航天科技八院电子所研制的空间站话音处理器实现了空间站舱内、舱间、天地、出舱以及和神舟飞船间音频通话，“天地间实时通话的时延在1秒钟以内”。空间站舱内的多台高清摄像机，通过中继高速链路将高分辨率视频传回地面。再加上空间站上采用了先进的Wi-Fi通信技术，让“太空老师”们能实时看到地面的情况，并与学生们同步互动交流。

再者是教具的准备。本次授课的实验项目多了，涉及的科学更丰富，也就意味着需要准备更多教具。在太空授课的时候，教具的重量、体积等都有严格限制，需经特殊设计和使用特定材料，并不像在地面上那样。此外，运输也是一个难题。货运飞船是否有足够空间和储存技术，能否保障相关物品安全、稳定地运抵空间站，也是对一个国家航天航空实力的综合考验。

最后是授课内容的设计和编排。据中央广播电视总台报道，太空授课的内容、形式等都需要经过专家团队事前的大量论证和筛选。从制定总体方案，到航天员训练、教具研制、飞控、宣传推广等不同工作的落实，再到航天员团队在不同模拟环境下的操作、演练和考核，都得确保精准到位，最终保证相关团队具备执行太空授课的能力。