神舟十号太空授课视频（太空授课天地互动,谁为第一课牵线搭桥）

本文目录

• 太空授课天地互动,谁为第一课牵线搭桥
• 神十在太空进行了那些实验
• 关于神舟十号飞船的发射以及太空授课
• “太空授课”超级功臣：天链卫星，突破美国阻挠，1.2G下行速率
• 中国首次太空授课主要讲了什么

太空授课天地互动,谁为第一课牵线搭桥

“神十”太空第一课，中国第一位女航天员“王亚平”将完成中国第一次太空授课活动！

谁为中国太空第一课牵线搭桥？

答案是：中继卫星

中继卫星被称为“卫星的卫星”，是中国太空数据的“中转站”

杨利伟天地通话时，大家还看不到视频。这次，王亚平讲课的过程将实现全程直播。清晰的图像、流畅的语音，如今在电视机前观看航天员在天宫一号中游弋的画面，大家都会感受到载人航天通信发生的巨大变化。这过程中，中继卫星搭起了这一传送桥梁。

神舟十号的测控通信系统仍采用陆、海、天基测控网。与神舟九号任务相比，新增加了2012年7月发射入轨的天链一号03中继卫星。天链一号01-03三星实现全球组网运行后，航天员可以随时随地与地面联系。

一位多年从事卫星导航的专家称，中继卫星就是中国太空数据的“中转站”，“比如你我要通信，互相看不见，信号不能直接过去，就要找一个中转站，你发到中转站，中转站再把信号转发给我。”他说，飞船也一样，飞船的信号不能直接传送到地面，就需要中继卫星中转一下。

中国载人航天工程新闻发言人武平称，这次太空授课将依据测控通信等保障条件最终确定时间。该专家表示，中继卫星虽然很高，但是每颗卫星覆盖的区域是有限的，所以卫星要进入特定的区域后才能通信。

中国载人航天工程测控通信系统副总指挥黄惠明曾形象地说，太空中运行着成百上千个航天器，这些航天器犹如人们放入太空中的“风筝”，而控制这些航天器的“无形之手”，就是航天测控。中继卫星被称为是“卫星的卫星”，主要捕获跟踪在轨运行的高速动态目标，把数据实时下传。

在2008年4月25日23时35分4月26日，我国首颗数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日23时35分在西昌卫星发射中心成功用“长征三号丙”运载火箭将“天链一号01星”发射，填补了我国卫星领域的又一空白。我国从上世纪80年代初期就开始跟踪TDRSS这一新技术，并在“九五”期间开展了一系列的预研工作，到目前为止已取得了一定的成果。

天链一号02星

2011年7月12日，中国第二颗地球同步轨道数据中继卫星“天链一号02星”11日深夜在西昌成功发射，它将与2008年4月发射的首颗中继卫星“天链一号01星”组网运行，为中国即将于下半年实施的首次空间交会对接任务开展应用服务。

中继卫星被誉为“卫星的卫星”，是航天器太空运行的数据“中转站”，可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，从而极大提高各类卫星使用效益和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传，为应对重大自然灾害赢得更多预警时间。

据悉，“天链一号01星”已成功应用、服务于神舟七号载人航天飞行任务，大幅提高了“神舟”飞船的测控覆盖率。“天链一号”01、02星组网运行，将为中国“神舟”飞船以及未来空间实验室、空间站建设提供数据中继和测控服务，还将为中国中、低轨道资源卫星提供数据中继服务。

根据计划，中国将于2011年第三、四季度先后发射“天宫一号”目标飞行器和“神舟八号”飞船，实施中国首次空间交会对接任务。

天链一号03星

北京时间7月25日23时43分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭将“天链一号03星”顺利发射升空，并成功送入太空预定轨道。

“天链一号03星”是中国发射的第三颗地球同步轨道数据中继卫星，其成功发射后，将实现“天链一号”卫星全球组网运行，标志着中国第一代中继卫星系统正式建成。

经过一段时间在轨验证和系统联调后，“天链一号03星”将与2008年发射的01星、2011年发射的02星实现全球组网运行，建成比较完备的中继卫星系统。该系统将进一步提高中国载人航天飞行任务的测控覆盖率，为中国神舟飞船以及未来空间实验室、空间站建设提供数据中继和测控服务。同时，还将为中国中、低轨道资源卫星提供数据中继服务，为航天器发射提供测控支持。

航天专家介绍说，“天链一号”01星、02星两颗中继卫星组网运行以来，先后参加了天宫一号与神舟八号、神舟九号交会对接任务并发挥出重要作用。任务过程中，中继卫星发挥高码速率、高动态、高轨道覆盖率的优势，提升了飞船和天宫一号的测控覆盖率和数据传输能力，增强了空间交会对接任务实施的安全性和可靠性，为实施手控交会对接、开展空间科学实验等提供了稳妥高效的天基测控通信保障。

“天链一号03星”由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院为主研制，发射该星的“长征三号丙”运载火箭由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院研制。本次卫星发射，是中国“长征”系列运载火箭第166次航天飞行。

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神十在太空进行了那些实验

6月20日上午10时许，神舟十号航天员进行中国首次太空授课，女航天员王亚平担任主讲，成为中国首位“太空教师”。图为王亚平做“小球实验”。（视频截图）
6月20日上午10时许，神舟十号航天员进行中国首次太空授课，女航天员王亚平担任主讲，成为中国首位“太空教师”。图为航天员王亚平在太空“玩陀螺”。（视频截图）
6月20日上午10时许，神舟十号航天员进行中国首次太空授课，女航天员王亚平担任主讲，成为中国首位“太空教师”。图为王亚平进行“水膜”演示。（视频截图）
6月20日上午10时许，神舟十号航天员进行中国首次太空授课，女航天员王亚平担任主讲，成为中国首位“太空教师”。图为王亚平“玩水球”。（视频截图）
6月20日上午10时许，神舟十号航天员进行中国首次太空授课，女航天员王亚平担任主讲，成为中国首位“太空教师”。图为三名航天员向地面的同学们挥手致意。（视频截图）
中新网北京6月20日电 题：中国首次航天员太空授课活动侧记
这是中国最高的讲台——在远离地面300多千米的天宫一号，神舟十号航天员聂海胜、张晓光、王亚平为全国青少年带来神奇的太空一课。
这是中国最大的课堂——从首都北京到祖国四面八方，8万多所中学、数千万名师生通过广播、电视和网络直播，共同收听收看航天员太空授课，一同领略奇妙的太空世界。
6月20日上午，中新网记者来到设在中国人民大学附属中学的太空授课地面课堂，与300余名中小学生一起，现场聆听航天员老师讲课。
序曲：来自太空的问候
10时许，北京市101中学物理教师史艺和人大附中物理教师宓奇登上讲台。简短的开场白之后，两位老师为同学们播放了一段精心剪辑的电视短片——《航天员在太空的衣食住行》。尽管同学们早已从科普读物和影视作品中了解到失重环境的奇妙，可是从大屏幕上看到神舟十号航天员像鱼儿一样自由游弋，仍不时发出阵阵低语和清脆的笑声。
10时11分，北京航天飞行控制中心报告，已建立与航天员的双向通信链路。神舟十号航天员的身影清晰呈现在大屏幕上，他们身着蓝色舱内工作服，面带微笑向地面课堂的同学们挥手致意：“同学们，你们好！”
“我是王亚平，本次授课由我来主讲。”航天员王亚平轻点脚尖，向天宫一号舱内摄像机镜头缓缓飞来。为了备好课，这位“主讲”可没少下功夫，不仅精心准备了授课内容，向专业教师虚心请教讲课技巧，还对个人形象进行了精心设计——扎起了秀气的马尾辫。只不过，在失重环境下，精心梳理的马尾辫变成了蓬松的“毽子”，惹得同学们笑作一团。
“大家好！我是聂海胜，担任本次飞行任务的指令长。”指令长屈尊当起了“助教”，负责配合“主讲”管理教具，维护课堂秩序。由于天宫一号是精密的飞行器，航天员们的授课活动必须小心进行，既不能动作幅度太大、干扰到正常飞行，还要当心漂浮的实验器材、液滴影响到航天器安全。
“大家好！我是张晓光，本次太空授课任务，我担任摄像师。”在失重环境下，保持自身平衡并不容易。张晓光要先用束缚带把自己固定在舱壁上，再用手持摄像机保持长时间稳定拍摄，才能把太空授课的精彩图像传回地面课堂。
实验一：质量测量演示——
没有了重量，是否意味着失去质量？
3位航天员老师“站”稳后，先给同学们露了几手“功夫”——“悬空打坐”、“大力神功”。在失重环境下，航天员们都成了“武林高手”，博得同学们阵阵喝彩。
航天员的表演给同学们带来了疑问：在地面上，人们一般用天平、台秤、托盘秤、杆秤、弹簧秤测量物体受到的重力，从而计算物体的质量。那么，失重环境下怎样测质量呢？
航天员老师用天宫一号上的质量测量仪现身说法。他们从天宫一号的舱壁上打开一个支架形状的装置，航天员聂海胜把自己固定在支架一端，王亚平轻轻拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回复原位。装置上的LED屏上显示出数字：74.0，这表示聂海胜的实测质量是74千克。
王亚平向同学们解释道，天宫中的质量测量仪，应用的物理学原理是牛顿第二运动定律：F(力)=m(质量)×a(加速度)。质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的力F，同时用光栅测速装置测量出支架复位的速度v和时间t，计算出加速度(a=v／t)，就能够计算出物体的质量(m=F／a)。
认真的王老师还给同学们布置了一道课后思考题：除了运用牛顿第二定律，还有什么办法可以在失重环境下测量物体的质量？
实验二：单摆运动演示——
太空中的机械钟表走得更准还是静止不动？
演示完质量测量，航天员们又取出一个物理课上常见的实验装置——单摆。
T型支架上，用细绳拴着一颗明黄色的小钢球。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手，小球并没有出现地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中。王亚平用手指沿切线方向轻推小球，奇妙的现象出现了，小球开始绕着T型支架的轴心做圆周运动——而在地面对比试验中，需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕轴旋转。
太空实验趣味无穷，地面课堂的学生们也不失时机地向航天员提出他们关心的问题。人大附中早培班学生徐海博举手提问：“航天员老师，您在太空中有没有上下方位感？”
为了回答同学的提问，航天员王亚平在聂海胜的帮助下表演了一套“杂技”动作，分别进行了悬空横卧和倒立。看到航天员老师的精彩表演，同学们兴奋地鼓起掌来。
实际上，航天员在太空中无所谓上和下的方位区别。不过，为了便于工作生活，航天员们为天宫一号人为定义了上和下，把朝向地球的一侧定义为下，并专门在“下方”铺设了地板。
实验三：陀螺演示——
高速旋转的陀螺为什么不会倒下？
物理学原理告诉我们，高速旋转的陀螺具有很好的定轴特性。在太空失重环境下，这一特性更加直观地呈现出来。
航天员王亚平取出一个红黄相间的陀螺，把它静止悬放在空中。用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着飞向远处。紧接着，王亚平取出一个一模一样的陀螺，让它旋转起来，悬浮在半空中，再用手轻轻一推，旋转的陀螺不再翻滚，而是保持着固定的轴向，向前飞去。
王亚平介绍说，高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上，就装有各式各样的陀螺定向仪，正是有了它们，才能精准地测量航天器的飞行姿态。
实验四：水膜演示——
天宫里有没有“飞流直下”的瀑布？
阳光下五彩缤纷的肥皂泡、能够让硬币漂浮的山泉水，总是带给人们很多遐想。这些都是液体表面张力在发挥着神奇作用。
只不过，在地面上，液体表面张力难以抗衡地球引力的影响，只有经过特殊处理的肥皂水、富含无机盐的矿泉水才能表现出比较强的张力特性。但是，在太空失重环境下，液体的表面张力特性便突显出来。
王亚平拿起一个航天员饮用水袋，打开止水夹，水并没有倾泻而出。轻挤水袋，在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠，略微抖动水袋，水珠便悬浮在半空中，与天宫一号舱壁上鲜艳的五星红旗图案交相辉映，更显得美轮美奂。
王亚平笑着说：“如果诗仙李白在天宫里生活，大概就写不出‘飞流直下三千尺’的名句了，因为，失重环境下水不可能飞流直下。”
接着，她把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中，慢慢抽出金属圈，便形成了一个漂亮的水膜。轻轻晃动金属圈，水膜也不会破裂，只是偶尔会甩出几颗小水滴。随后，王亚平又往水膜表面贴上了一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。这些在地面难得一见的奇特景象，引起了地面课堂同学们的连声惊叹。
实验五：水球演示——
用神奇的液体表面张力变个“魔法”
液体表面张力的威力竟如此神奇！普通的饮用水还能变成更加神奇的“魔法水球”。
王亚平用金属圈重新做了一个水膜，然后用饮水袋慢慢地向水膜上注水，不一会儿，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球，水球中还有一串珍珠般的小气泡，仿佛银河系中的繁星点点。聂海胜取出一支注射器抽出水球中的气泡，试验继续进行。
王亚平用注射器向水球内注入空气，在水球内产生了两个标准的球形气泡，气泡既没有被挤出水球，也没有融合到一起。
水球也没有爆裂。
紧接着，王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球，红色液体慢慢扩散开来，晶莹透亮的水球变成了粉红色，令人啧啧称奇。

关于神舟十号飞船的发射以及太空授课

发射时间：2013年6月11日17时38分02.666秒
航天员乘组：聂海胜、张晓光、王亚平
太空授课人选：女航天员王亚平担任主讲，聂海胜辅助授课，张晓光担任摄像师。
太空授课时间：2013年6月20日上午10:04-10:55
返回时间：2013年6月26日8时07分

高度：约23米
重量：约8吨
直径：最大直径2.9米
组成：推进舱、返回舱和轨道舱
飞行速度：约每秒7.9公里，每小时飞行2.8万公里，每90分钟绕地球一圈
飞行时间：在轨飞行15天，其中12天与天宫一号组成组合体在太空中飞行
发射初始轨道：近地点约200公里、远地点约330公里的椭圆轨道交会
对接轨道：距地约343公里的近圆轨道
任务阶段：载人航天工程第二步第一阶段，交会对接任务收官之战，载人飞船天地往返运输系统定型阶段。
试验任务：自动和手动交会对接、组合体飞行、绕飞等。

“太空授课”超级功臣：天链卫星，突破美国阻挠，1.2G下行速率

又是一次让人激动的太空授课，美女航天员王亚平柔美的声线以及帅哥帅大叔的科普让大家经历了一堂生动的科学课，大家也不由得与8年前的第一次太空授课比较，似乎从DVD升级到了1080P。

在这个画面提升的背后，却是我国在空间通信中继上的突破，天链卫星就是这样横空出世的，它的“副产品”还成了嫦娥四号的功臣，一直到现在还在服役中！

各位有看过卫星发射与测控的记录片的一定会发现一个问题，卫星测控信号注入是有时间的，必须在某时某刻到某时某刻之间完成，要不然不是等到一天后就是因为卫星没有及时注入测控数据，失控丢了！

为什么会这样？原因理解起来一点都不难，卫星绕着地球转，比如我国的天宫空间站飞行一圈的时间在92.2分钟左右，测控站的天线最佳仰角范围，对应到400千米的天宫空间站轨道上，也就1000多千公里！

假设测控天线最佳仰角是30度，空间站轨道高度400千米，那么最佳测控范围大约只有1400千米多点，每秒7.8千米的速度，只需180秒不到就会飞出这个范围，留给测控的时间只有3分钟。

很多朋友应该会说，下一圈它不是又会飞过头顶？那么急干什么，一圈只需90分钟，再等一圈就好了，问题来了，地球一天也就24小时，92分钟一圈，一天就15.6圈，赤道上每隔92分钟距离会相差2560千米。

而测控的区域则是以测控天线为天顶，半径700千米的圆形（假设最佳仰角是30度，空间站轨道高度400千米），2560千米早就超过了测控范围，等明天吧！

所以要全天24小时无死角测控的话，需要在全球布满测控天线，显然这是不可能的，为了执行阿波罗任务，美国耗资6亿美元（1960年代的币值）在全球建设了20多个地面站，但即使在最有利的情况下也只能覆盖30%以下的地球轨道。

要怎样才能解决全球测控的问题？

早期有地面站以及通信网络组成的系统就是NASA最早建立的“全球测控系统”STADAN ，但显然在90分钟的轨道时间内只能提供15分钟的测控仍然不能满足需求，因此NASA决定建立 MSFN 网络，后因1970年代航天飞机计划的诞生对测控提出了更高的要求，NASA将前两者合并成了STDN。

但STDN需要遍布全球的测控站，NASA又更改系统增加了 TDE 和 TDW（用于 东 和 西 ），以及一颗在轨备用卫星，最终变成了TDRS。

上图是截止 2019年3月为止，当前 跟踪和数据中继卫星 (TDRS) 配置，其中10颗卫星在轨（四颗 第一代 、三颗 第二代 和三颗 第三代卫星 ）。

轨道大致位于3.6万千米的地球静止卫星轨道，这个轨道的卫星可以看从理论上看只需3颗即可“看到”全球所有低轨道卫星，结合地面站的配置，可以全天24小时无死角的对卫星进行测控与管理。

对于TDRS的好处大家都知道，但问题有两个，首先就是建立这个中继卫星的技术问题，首先就是中继通信技术，另一个比较麻烦的就是天线对准问题，总不能用当年的机械天线，随时跟踪卫星，万一同时要跟踪多个卫星该怎么办，所以星载相控阵天线也是难题？

当然最麻烦的事情其实早就发生了，天链卫星是测控卫星的卫星，它本身也是需要测控的，那么问题来了，而且在天链计划之前，我国的卫星和航天计划早就展开，又是如何解决的？

地面测控站与远航系列

我国国土东西最远相隔4000多千米，相差60个经度，占了地球的360 的1/6，但航天器发射入轨都是朝向东南或者西南，很快就会飞出我国的测控区域，怎么办？

建设地面站，NASA可以在全球各国建设地面站，只要他们看上就可以协商，但我们不行，只能建造远望系列测控船，远航一号于 1977年8月31日在 江南造船厂 建成下水，曾44次远征，足迹遍布三大洋逾44万海里，完成57次重大科研试验任务，执行了神舟五号的测控任务。

从远望一号到远望七号，后来的远望二十一与二十二等系列测控船，就是为了全球测控建造的，远望系列船只很经典，调配非常灵活，但成本高昂，还是需要地面站来配合。 1996年10月6日，中国在基里巴斯的测控站落成，多次测控我国发射的卫星，成本远低于远望系列测控船。

2003年11月7日 ，在美国的运作下，基里巴斯与我国台湾省建交，这导致了我国失去了在基里巴斯的卫星测控站，尽管这不至于影响我国航天事业的发展，但也是海外测控站建设的一次重挫。

自1996年后，我国在海外的测控站建设也步入佳境，到现在为止已经有十个海外测控站，如下表：

全球100%测控：天链卫星

早在20世纪70年代，我国就提出了研制中继卫星的想法，但由于技术以及资金与航天计划配套的需求，一直到2003年1月，天链一号 中继卫星系统工程才正式立项。

天链一号卫星于2008年4月25日发射，地球静止轨道，发射后我国对中低轨道航天器的测控覆盖率从12%提升到50%左右，并且完成了神舟七号的数据中继。到2021年7月6日，天链一号05星完成发射，天链系列总共6颗星，已经100%覆盖地球轨道测控。

早在2013年 6月20日上午10点 的神舟十号太空授课已经让大家见识到了天链卫星的作用，在整个51分钟的课堂里，神舟十号飞越了半个多地球，要是地面站中继，那一定是断断续续的，但有了天链卫星就没有问题了，在这个过程中信号中继切换没有任何停顿，第一次一览无遗的展现了中国航天通信中继技术。

现在的天链卫星已经增加到了6颗，而且带宽比2013年时已经有大大改善，通信的下行速率达到了1.2G，和各位用的5G线路通信质量差不多，甚至可能还要好一些，数据会在北京飞控中心落地，然后从那里经过路由传输到全球各地。

各位也注意到了，天宫核心舱内有无线路由器，航天员可以自由使用手机以及其他基于TCP/IP的通信设备，就像你在家里用一样方便，在这个背后就是天链卫星的支持。

另外各位应该也注意到了为嫦娥四号准备的鹊桥中继卫星，同样也是我国中继卫星技术的一次突破性使用。

有了天链卫星还需要建设地面站与远洋测控船吗？

当然是需要的，但相对而言对地面站和远航系列测控船的依赖会更小一些，而且这些卫星都在天上，美国再运作捣乱、再封锁也没有用。

但有一点是天链卫星无法解决的，比如深空测控，我国在火星上的祝融号火星车通过轨道上天问一号向地球传输数据，或者从地球向火星发射测控信号时，天链一号根本就用不上。

不是因为它们位置或者角度不对，而是天线不够大，因为向火星发射信号需要大口径的测控天线，至少也得几十米，但在近地轨道上的卫星暂时并不能达到这个级别，因此我们的测控站和远望系列还是少不了。

#太空授课#

#王亚平会再次太空授课#

#中国空间站首次太空授课#

中国首次太空授课主要讲了什么

　　襄阳汉江网消息(襄阳晚报)　6月20日上午，神舟十号航天员聂海胜、张晓光、王亚平在远离地面300多千米的天宫一号为全国青少年带来神奇的太空一课。我国第一位“太空教师”王亚平通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个物理实验，展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象，并通过视频通话与地面课堂师生进行互动交流
　　镜头一：漂浮亮相
　　10时11分，神舟十号航天员的身影清晰出现在中国人民大学附属中学报告厅大屏幕上。作为太空授课的“地面课堂”，330多位师生在这里亲身经历与神十航天员天地连线。
　　王亚平鱼儿一般向舱内摄像机游来，她是本次授课的主讲。指令长聂海胜则当起了“助教”，负责配合“主讲”管理教具，维护课堂秩序。航天员张晓光是这次授课任务的摄像师，在失重环境下不易保持自身平衡，他要先用束缚带把自己固定在舱壁上，再用手持摄像机保持长时间稳定拍摄。
　　为了更好展示太空失重状态，指令长聂海胜盘起腿，玩起了“悬空打坐”。王亚平用手指轻轻一推，聂海胜摇摇晃晃向远处飘去。
　　掌声和欢笑声在地面课堂响起。
　　镜头二：太空称重
　　航天员的表演给同学们带来了疑问：在地面上，人们一般用天平、台秤、托盘秤、杆秤、弹簧秤测量物体的质量。那么，失重环境下，太空中航天员想要知道自己是胖了还是瘦了，该怎么办呢？“质量测量仪”派上了用场，这是从天宫一号舱壁上打开的一个支架形状装置。聂海胜把自己固定在支架一端，王亚平轻轻拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回复原位。测量结果表明，聂海胜的质量是74千克。
　　王亚平解释说，天宫中的质量测量仪，应用的是牛顿第二运动定律：物体受到的力等于它的质量×加速度。实验中设计了一个弹簧能够产生一个恒定的力，还设计了一个系统测出加速度，然后根据牛顿第二定律就可以算出身体的质量了。
　　○专家解读：这个实验生动地说明了牛顿第二定律的基本原理——“物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比”。这是一个在一切惯性空间内普遍适用的基本物理定律，不因物体的引力环境、运动速度而改变，因此在太空和地面都是成立的。天宫一号里的质量测量仪直接运用了牛顿第二定律，利用作用力和物体加速度的关系确定物体的质量。
　　镜头三：神奇单摆
　　T型支架上，用细绳拴着一颗明黄色的小钢球。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手，小球并没有出现地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中。王亚平用手指沿切线方向轻推小球，奇妙的现象出现了：小球开始绕着T型支架的轴心做圆周运动——而在地面对比试验中，需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕轴旋转。
　　人大附中早培班学生徐海博提问道：“航天员老师，您在太空中有没有上下方位感？”
　　在聂海胜的帮助下，王亚平以一套“杂技”动作解答了同学的疑惑：先是悬空横卧空，紧跟着又倒立起来。
　　王亚平说，在太空中，我们自身的感觉在方位上是无所谓，无论我们的头朝向哪个方向，自身的感觉都是一样的，不过生活在太空中，我们也人为定义了上和下，并且把朝向地球的一侧作为下方，并铺设了地板。
　　○专家解读：实验中小球没有来回摆动、而是悬浮或者做圆周运动，是太空中的失重现象导致的。在地面上，一旦松手，在地球重力的作用下，小球会向下运动，而由于小球被细绳连接在支架上，它就会被细绳牵着来回摆动。但太空中没有重力作用，小球只会在原地悬浮。同样因为重力环境的不同，在太空中轻轻推小球一下，小球会在细绳的牵引下做圆周运动。而在地面上，需要给小球足够大的初速度，才能使它克服地球重力的阻碍，实现圆周运动。
　　镜头四：旋转陀螺
　　地面上常见的玩具陀螺，在太空中成了好教具。王亚平取出一个红黄相间的陀螺悬在空中，用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着向前移动。紧接着，她拿出一个相同的陀螺，先旋转起来再悬浮在半空中，这一次用手轻轻一推，旋转的陀螺则不再翻滚，而是保持摇晃着向前奔去。
　　王亚平介绍说，高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上，就装有各式各样的陀螺定向仪，正是有了它们，才能精准地测量航天器的飞行姿态。
　　○专家解读：转动的陀螺具有定轴性，定轴性遵守角动量守恒原理——在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩，由于角动量守恒，旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。而这一点在地面上之所以很难实现，因为陀螺与地面摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量，使其旋转速度逐渐降低，不能很好地保持旋转方向。
　　镜头五：魔幻水球
　　王亚平拿起一个航天员饮用水袋，打开止水夹，水并没有倾泻而出。轻挤水袋，在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠，略微抖动水袋，水珠便悬浮在半空中。王亚平笑着说：“如果诗仙李白在天宫里生活，大概就写不出‘飞流直下三千尺’的名句了，因为，失重环境下水不可能飞流直下。”
　　接着，她把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中，慢慢抽出金属圈，便形成了一个漂亮的水膜。轻轻晃动金属圈，水膜也不会破裂，只是偶尔会甩出几颗小水滴。随后，王亚平又往水膜表面贴上了一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。这些在地面难得一见的奇特景象，引起同学们的连声惊叹。
　　慢慢地向水膜注水，不一会儿，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球。用注射器向水球内注入空气，在水球内产生了两个标准的球形气泡，气泡既没有被挤出水球，也没有融合到一起。紧接着，王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球，红色液体慢慢扩散开来，晶莹透亮的水球变成了“红灯笼”。
　　○专家解读：这两个实验均展示了液体表面张力的作用。表面张力现象在日常生活中非常普遍，比如草叶上的露珠、空气中吹出的肥皂泡等。而太空中的液体处于失重状态，表面张力不仅大显身手，还决定了液体表面的形状。
　　镜头六：太空寄语
　　奇妙的太空实验结束后，航天员开始回答同学们的问题。
　　人大附中高二年级学生司紫硕询问天宫中的水从何而来，聂海胜回答说：“我们在天宫一号上使用的水都是从地面带来的。在太空中实现资源循环利用是非常重要和有价值的，但这需要先进的技术和复杂的设备，因此在短期飞行采用一次性用水更为经济。我国未来的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术，在天宫一号上也进行了部分相关关键技术试验。”
　　“您能看到太空垃圾吗？”“能看到UFO吗？”三位航天员一一对问题做出解答后，一堂神奇的太空授课接近尾声。在距地300多千米外的太空上，航天员为同学们送来了寄语——聂海胜说：“愿同学们刻苦学习，增长知识，为‘中国梦’添彩！”张晓光说：“深邃太空，奥秘无穷，探索无止境，让我们共同努力！”王亚平说：“飞天梦永不失重，科学梦张力无限！” （图文均据新华社）