撰文 | 庞之浩

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中国首个太空科普教育品牌“天宫课堂”第一课，将在明天下午15:40开始，神舟13号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站核心舱内进行太空授课，现已吸引了亿万目光和期待。

本次太空授课活动采取天地互动方式进行，在中国科技馆设置地面主课堂，在广西南宁、四川汶川、香港、澳门设置地面分课堂。届时3名航天员将在轨介绍展示中国空间站工作生活场景，演示微重力环境下细胞学实验、浮力消失实验、水膜张力实验、水球光学实验、泡腾片实验等物体运动、液体表面张力等现象，并与地面课堂进行实时交流。

空间站作为国家太空实验室，也是重要的太空科普教育基地，蕴含着得天独厚的丰富教育资源，对激发社会大众特别是青少年弘扬科学精神、热爱航天事业具有特殊优势。

早在2013年6月20日，神舟10号航天员王亚平在聂海胜、张晓光协助下在天宫1号目标飞行器内进行了中国首次太空授课，当时全国6000余万中小学生观看授课直播，产生巨大社会反响，在一代人心中播下追逐航天梦想的种子。

众所周知，在太空飞行的载人航天器内与地面有天壤之别，最显著的特点是存在地面难以模拟的长期失重环境。在那里人人好像都会轻功，可以像游泳一样随意飘来飘去；航天员各个均能成为大力士，可毫不费力的举起任何东西，甚至能轻松表演“一指禅”；他们的睡觉也不分上下，可以站着睡，也能倒立睡，高兴时还可不固定睡袋，当一回“夜游神”；吃东西时也能像小鸟一样，把食物放在空中后用嘴去接着吃……

当然，失重环境也给航天员搞个人卫生带来麻烦，如刮胡子、理发等都不容易，尤其是上厕所要使用抽气马桶，它需通过大量训练才能熟练掌握，使用太空马桶时要小心翼翼，否则会出现灾难性的“天女散花”。

在载人航天器内的失重环境中，液体中密度不同的成分不会发生沉淀和对流；水和蜡烛燃烧都会呈球状；许多成语比如：脚踏实地、飞流直下、危如累卵和摇摆不定等成语在失重环境中都不适用了，在那里水不再往低处流，甚至可以用竹篮也可以打水。

利用失重环境，开展太空科学研究对人类社会的发展等能起到积极的促进作用，甚至出现质的飞跃。例如，在失重环境中混合物可以均匀地混合，由此能制成地面上不能得到的特种合金；也能制成一种新的泡沫金属，其基本原理是在液态金属中通以气体，失重环境可使气泡不“上浮”，也不“下沉”，均匀地分布在液态金属中，凝固后就成为泡沫金属，这样就能制成轻得像软木塞似的泡沫钢，用它做机翼又轻又结实。

再如，失重环境可使熔化了的金属的液滴形状呈绝对球形，冷却后可以成为理想的滚珠，非常耐磨损，而在受重力的影响地面上很难制造出绝对球形的滚珠。

又如，在太空生产的半导体和蛋白质的晶体都比在地面生长的体积更大、纯度更高、更加均匀、没有缺陷，有望引起电子技术的重大突破，等等。

所以，在载人航天器上开展太空教育具有重要意义，它可以使青少年及公众走近航天、了解航天、热爱航天，激发孩子们对科学的兴趣，开拓他们的眼界，从而对航天更加向往。

美国航空航天局已把太空教育确定为自己的三大使命之一。其三大使命是：“理解并保护我们赖以生存的行星；探索宇宙，找到地球外的生命；启示我们的下一代去探索宇宙”。美国航空航天局要求在其各项任务中都要加入太空教育的内容，并每年为此投入1亿～1.5亿美元经费。

现在，“国际空间站”的空间应用项目主要包括医学与生物学研究、生物工程、空间技术、材料科学、教育活动、地球物理学及对地观测等7个方面的科技研究性应用。由此可见，太空教育已成为载人航天的一项重要内容，是连接青少年学生与载人航天事业的最好桥梁，因而已受到越来越多国家的重视。

美籍华裔航天员卢杰演示失重环境下水滴的形状，卢杰和水滴的镜像同时出现在照片中，很有趣

太空教育有多种形式，其中在太空授课是最典型、最直接的一种方式，在那里称得上是世界上最高的课堂，可对培养青少年探索太空的兴趣也产生了积极的影响。

美国女航天员巴巴拉·摩根曾于2007年在“国际空间站”上对地面青少年进行过世界第一次太空授课。摩根是美国首名太空女教师克丽斯塔·麦考利夫的替补，麦考利夫于1986年在乘挑战者号上天时因航天飞机爆炸而牺牲了。2007年摩根实现了麦考利夫未完成的遗愿，在太空利用失重环境向学生授课，产生了较大影响。

在摩根的太空授课活动中，一个学生想了解航天员是如何在太空中锻炼身体的，摩根没有直接回答，而是将身旁2个身材魁梧的航天员举了起来，一手一个，并装出一副很吃力的样子。另一个学生想知道如何在太空喝水，摩根便从一个特制的饮水袋中挤出几个水珠，然后她和同事们用嘴接住四处飘动的水珠并吞下去。学生问摩根，航天员在太空中如何保持个人卫生，摩根马上往自己的脸上喷射肥皂水，演示她是怎么洗脸的；另一个航天员还演示了如何刷牙：漱口水需要吐到专用毛巾上，因为在太空微重力环境下，水不会往低处流。

2013年6月20日，神舟10号航天员王亚平在天宫1号内通过电视直播的形式进行了约40分钟的太空授课。这是中国第1次、世界第2次太空授课。

王亚平圆满向地面的全国青少年进行了质量测量、单摆运动、陀螺、水膜和水球共5项太空科学实验，展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等特殊物理现象，从而激发了青少年的兴趣，加深了对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解，对太空有了更深刻的认识。

由此不难看出，中国的太空授课与美国的太空授课有明显的差异，美国太空授课的内容是介绍和演示太空生活，而中国太空授课的内容是介绍和演示物理概念，所以中国太空授课的科技含量较高，但难度也较大。

2013年6月13日，世界第一位太空女教师摩根致信即将在天宫1号上授课的女航天员王亚平：“亲爱的王亚平：在你环绕地球而行并准备从太空授课之际，我代表全世界的教师和学生向你致以荣耀和爱的问候。我们为你骄傲。我们希望你和你的乘员组同事平安和成功。你在那里一定非常忙碌，但请记得花些时间望向窗外。中国和这个世界美丽迷人。您真诚的芭芭拉·摩根”。

摩根对记者说：“学生们正在热切盼望着这次太空授课，正如我一样。” “教育太重要，太空探索太重要，希望这一课程能够通过互联网全程播放，好让全世界都可以看到”。摩根也指出，因为太空教师与学生不在一个房间，所以在太空授课一定会面临一些挑战，但她相信王亚平“一定会非常出色地完成这项任务”。

2013年6月20日，王亚平在结束太空授课后，立即从天宫1号通过电子邮件给摩根发了回信，信中写道：

“亲爱的芭芭拉·摩根女士：在遥远的太空收到您的来信，我和我的同事感到很高兴，谢谢您对我们的关心和祝愿，对您为世界载人航天和教育事业做出的贡献表示敬佩和敬意。今天，我们顺利完成了太空授课活动，与亿万中国学生一起分享了太空的神奇和美妙，收获了知识和快乐，希望您和世界各地的教师、学生看到后能够喜欢。飞行期间，我经常会通过舷窗遥望我们美丽的家园。太空寄托着人类美好的向往，知识是走向太空的阶梯。我们愿与您一道为开启全世界青少年朋友热爱科学、探索宇宙的梦想共同努力。”

中国首次太空授课大放异彩。不过，它也来之不易。为了准备这堂太空授课的内容，专门成立了太空授课专家组。

太空授课专家组先后研究了“竹篮打水”、“乒乓球”（展示伯努利原理）、“回旋镖”、“溜溜球”和“跳绳”等20多种方案。然后根据“科学性、教育性、趣味性、可行性、可视性、即时性、操作性和安全性”等原则，经过集思广益、反复筛选、严格论证，最终确定进行2个方面的物理实验，即物体运动特性和液体表面张力。

具体实验包括质量测量、单摆运动、陀螺、水膜和水球5项，还有2项备份实验。接着，对确定的每项实验进行了精心细致的研究，例如，对用于制作水膜的金属圈的大小和形状、单摆是用绳还是用杆连接小球等进行了反复论证。实践证明，太空授课专家组最终制定的授课教案达到了甚至超过了预期效果，获得了圆满成功。

事实上，物理、化学和生物实验都可以在太空进行。为什么中国首次太空授课的内容，最终选择了5项物理实验？这是因为太空授课的“选题”条件是实验所需的材料和设备必须安全可靠、质量小、体积小、功耗小、对航天员健康无影响、不会污染座舱环境等；当然，也要考虑创意新颖、简单可行、不需要花费航天员很多时间等因素。

例如，当时有人建议进行磁铁吸人实验，但后来考虑到磁铁可能对航天器内部仪器和设备产生影响，所以这个实验被放弃了。此外，由于化学实验有一定的危险性，为了安全起见，太空里的化学实验通常在实验柜或者手套柜进行，难以向地面学生呈现，因此挑选物理实验作为太空授课的内容更具安全性和可视性。

至今，全球已利用载人航天器中得天独厚的失重环境进行许多有趣的太空实验，其中不少是青少年参与实施的。它有多种形式，例如：

①参加航天部门的研究实验。科学家进行太空实验时让一些学生负责其中一些力所能及的工作，从而培养学生的兴趣和能力。

②为学生设立、由学生独立完成的实验。学生在有关人员的指导下自己提出实验课题进行实验设计和实施，收集实验数据、分析实验结果，最后写出实验报告。

③参加载人航天工程活动。专家为学生设立研究课题，其中一些是为了航天工程任务的需要，让学生参加硬件或软件的研制，另一些是在为学生举办的创意大赛中获奖的项目，之后在载人航天器上进行实验。

④在教室中完成的太空实验。学生们在教室完成模拟太空相应条件的实验，或者进行空间站上专业研究人员正在进行的实验，目的是通过对比地面实验和太空实验的结果，让学生们找出它们之间的差异。

⑤教育性示范活动。航天员在太空进行简单有趣的太空实验，并将它拍摄下来，做成视频教材，提供给学生们，以便进行航天教育。

在美国航天飞机服役期间，专门在航天飞机的大货舱内安装了用于太空实验的“搭载箱”，想在航天飞机上进行实验的学生可租用它。“搭载箱”可放置用于实验的“零星搭机实验”专用容器，根据大小和质量的不同分3种型号，收费的标准分别为10000美元、5000美元和3000美元。有些国家为了培养青少年对太空科学的兴趣，为其学生租下“搭载箱”进行太空实验。

目前，在“国际空间站”的各国实验舱内，也有进行植物发育实验的“太空温室”、对植物生长的环境参数进行精确控制的先进航天培养皿、观察外太空对材料影响的“手提箱”、可完成各种生理实验的“实验架”、能进行各种实验的“手套箱”等各种太空实验设备。除用于航天员进行预定的科学实验外，学生们可以根据自己实验的需要申请现有的实验设备。如果需要特殊的实验设备，学生可以或在有关科研单位的协助下研制。

 “国际空间站”俄罗斯温室内，水珠借助附着力停留在植物的叶片上

其实，早在“国际空间站”建造初期，驻守其间的航天员就意识到了太空生活、失重环境下的种种奇妙现象对于学生的巨大吸引力。所以，他们在繁忙的工作之余尽可能地抽出时间和学生交流，甚至亲自做一些实验演示。

至今，一批又一批航天员用自己的经历和行动，鼓舞和启迪着全世界数百万计的学生。“国际空间站”现已完成了几十项学校与学生的科研项目，在太空开展了教学实验活动，设置虚拟课堂和虚拟演示验证课。

例如，把蝴蝶、蜘蛛等送到“国际空间站”，以作为一项教育实验的一部分。2012年，美国“龙”飞船把全美多所高校学生参与的23项研究运送到太空，后又带回地面。这些学生的研究项目是“学生航天飞行实验计划”的一部分，该计划给学生提供机会，设计微重力下物理、化学和生物学方面的研究项目。

在“国际空间站”上进行的太空培育大豆植物生长实验

太空科学实验有多种，如材料加工实验、生物学实验、失重科学实验、医学和生命实验、对地观测实验等。王亚平首次太空授课的主要内容是有关失重科学的实验，另外，她当时还进行了多项医学和生命科学实验。

在失重科学实验方面，国外已进行了不少有关物理和化学等方面的太空实验，例如，在“国际空间站”上，美国航天员佩蒂特做过的液体实验十分有趣：他先从饮水袋出水口慢慢挤出一些水来，由于水在失重环境中不受重力的影响，液体表面张力起主导作用，所以水能漂浮在空中，且不呈水滴状，而呈球状。

接着，他用注射器向水球中间注入了一些气体，形成了水气球；之后他又借助于针头小心翼翼地将水注入边缘，结果里面的泡泡发生旋转；然后他将有色饮料注入水球，制作出彩色水气球；最后他用激光照射水球，展示了彩色水气球，它有许多小泡泡发生弹跳并反射光线。

这一现象非常有趣，且可以维持很长时间，但只有在失重条件下才能实现的。实验完成后，佩蒂特在视频中向学生提出问题：将水注入水气球边缘后，里面的泡泡为何发生旋转？

太空失重环境使充满气泡的液珠旋转起来，气泡因密度低集中在转轴附近呈柱状，液珠在垂直于转轴方向被拉长

2012年，航天员佩蒂特在“国际空间站”内还给地球上的学生演示了一个十分有趣的实验——水滴绕毛衣针在太空飞舞，以验证带静电的毛衣针在太空如何影响水滴运动。

在载人航天器内还可实现“竹篮打水水不空”的梦想，这也是水只受自身表面张力而不受重力影响在作怪。液体的表面张力是一种物理效应，它可使液体表面总是试图获得最小的光滑面积。在失重状态下，水和篮子接触时，水可以在篮子表面自由延展，其表面张力也加剧了水的浸润性，另外，篮子可以起到表面张力附着点的作用而锁住水，所以水就可以留在有较大空隙的竹篮中。

众所周知，水烧开时会出现沸腾现象，这是因为水在被加热时，底部的水先变成蒸汽，使容器底部产生小气泡，并被重力引起的对流带到容器上部，当容器中的水受热超过其饱和温度时，在水的内部和表面同时发生剧烈汽化的现象，整个水就沸腾了。

但在失重状态下，由于没有对流和浮力，加热产生的气泡会一直附着在容器底部停留很长时间，最后形成一个大气泡，飘浮在水中。研究失重环境中的沸腾现象对太空或地面工程中的散热设计很有用，可以防止出现“空气锁”。

在地面重力环境中，当水被加热，底部开始沸腾，在容器底部产生小气泡，被重力引起的对流带到容器上部（左图）。在太空失重环境中，缺少了对流和浮力，加热产生的气泡一直附着在容器底部停留很长时间（右图），最后形成一个大气泡，飘浮在水中

在地面有重力时，流体具有沿重力方向沉积或分层的趋势，密度大的在下面，密度小的在上面。不相溶的几种液体混合时，重的在下层，轻的在上层。地面上酒吧里的调酒师正是根据这个道理魔术般地调制出五彩缤纷的鸡尾酒。而在太空失重环境中，不同密度的介质不再相对地沉淀而分层，而呈彼此悬浮和均匀分散的空间分布状态。所以，即使是调酒大师在太空也调制不出鸡尾酒。

同理，在地面将加热的蜂蜜倒入盛着水的容器中，由于蜂蜜的密度大于水，所以会在重力的作用下很快沉淀到容器底部，但如果在载人航天器内进行相同的实验，可以看到蜂蜜不再往下沉，而是悬浮在水中。在失重环境中，水和油也能很容易的混合在一起，出现乳化现象，即由于表面活性剂的作用，使本来不能混合到一起的两种液体能够混到一起的现象。

燃烧是一种常见现象，但其过程与重力有很大关系可能一般人没想过的，常见的泪珠状火焰就是因为重力引起的对流产生的。蜡烛在地面燃烧时，由于加热后的周围气体密度低而上升、较冷的气体从下面补充进来形成的对流作用，将蜡烛的火焰拉长呈泪珠状，并且由于碳黑来不及充分燃烧就被带走，使火焰呈红黄色。在太空失重环境中，没有了对流现象，蜡烛不仅燃烧速度比地面慢得多，且其火焰呈球状，碳黑也能够充分燃烧，使火焰呈蓝色。

地面蜡烛火焰（左）与太空蜡烛火焰（右）在形状和颜色都有明显不同

由于太空授课的次数和时间十分有限，而太空实验对青少年又有很好的启迪作用，所以上述太空实验除了可采用太空授课的方式进行演示外，目前还常采用视频传输的方式进行演示，即航天员在载人航天器内录制学生感兴趣的太空实验，然后在通信信道不忙时把教育演示视频用中继卫星传输到地面，被广泛用于全世界的教育者进行科学演示，学生们也可通过网络直接下载航天员演示视频。

 学生与航天员进行天地视频通话

现在，有些被称为“星期六工程师”的航天员在空闲时常录制进行太空实验的教育演示视频，在“国际空间站”已录制了数以百计的教育演示视频，其中不少是演示物理定义和规律，如演示失重环境中物体的质心、旋转、共鸣、波动、水滴、牛顿定律、质量和重量、线性动量、角动量守恒、液体表面张力、速度与能量和做功、伯努利定律、向心力与加速度等。

这些演示视频丰富多彩，除了拍摄航天员的太空生活——睡眠、工作、科研活动外，更多的是借助“国际空间站”奇妙的失重力环境和现有器材，进行基本定律的演示。为了更加形象地演示这些规律，同时也为了使航天员更加有兴趣参与，每次演示都需要用到一些教具，为此，陀螺、跳绳、足球、回旋镖、溜溜球、纸飞机、曲棍球等很多地面的运动、游戏和玩具都被搬到了空间站上。

制作这些视频虽然不需要耗费额外的能源或者特别的硬件设备，但需要至少2名航天员配合，他们一个负责摄像设备，一个负责演示。教育演示视频已成为“国际空间站”一项成功的太空教育活动，它只需要简单的教具和利用失重环境，就可把物体运动特性、液体表面张力等在地球上不容易理解的概念讲的生动有趣，并让更多的学生参与到真正的太空任务和实验当中来，接触前沿航天设备，获得前所未有的体验，极大地激发了学生的好奇心和创造力。

除了进行失重科学实验以外，学生还常进行生物实验。例如，太空蚂蚁实验，目的是为了了解太空失重环境对蚂蚁的行为和筑巢有什么影响，只可惜2003年美国哥伦比亚号航天飞机在返回途中失事，包括15只来自纽约州锡拉丘兹市福勒中学学生们的蚂蚁和机中的其它实验生物都无一生还。

不过，在哥伦比亚号飞行的16天中，航天员每天多次地观察和拍摄蚂蚁的行为和筑巢进程，共进行了80多次实验，并将实验的情况及时地传送到地面，学生们每日从互联网链接中下载数据，其中包括蚂蚁行为的录像和静态照片。原先预计在失重环境中，蚂蚁会分不清上下，行动迟缓，筑巢的速度也会减慢，但通过发回的照片和录像发现，太空蚂蚁更活跃，会发疯地挖隧道，但挖隧道的方式与地面蚂蚁不同。地面蚂蚁是沿着蚂蚁工坊的四周挖隧道，而太空蚂蚁挖隧道的方向没有规律，更随意。

“太空蛋白质晶体生长”实验是载人航天活动中的重要项目，各国都很重视。因为蛋白质是生命的物质基础，要解开生物体的奥秘和研制特效的新药，首先要有优质蛋白质结晶，才能了解它们结构和功能的秘密。但在地面上，由于受重力影响，很难制成大而纯的蛋白质晶体。

在失重力条件下，蛋白质晶体可比在地球上生长得更纯净、更大。通过对这些晶体的分析，科学家们能更好地了解蛋白质、酶和病毒的性质，也许会因此而研制出新药和更好地了解生命的基本构造。其实验结果已促使全球许多制药公司与航天部门合作，以研究出治疗癌症、糖尿病、肺气肿和免疫系统失调的药品或方法。

目前，在“国际空间站”上也开展了促进蛋白质晶体增长实验，目的之一是生产大量各种不同的生物大分子结晶，目的之二是让学生参与500多个蛋白质样本的准备，使学生了解结晶、结晶的分析方法、结晶先进生物的工艺、结晶在医学和生物学研究中的作用。

在地面生长的胰岛素结晶不够大（左），或者纯净度及顺序不能满足研究人员的要求。太空生长的胰岛素结晶品质高（右），研究人员从中可以获得胰岛素的生命形态，这对糖尿病人获得更好的治疗具有重要意义

与载人航天器上的航天员进行视频通话也是太空教育的一项内容，意在鼓励学生学习和从事科学事业。该活动是完全免费的公益性教育活动，教育部门、正式和非正式教育团体都可以提交视频通话申请。航天员携带业余无线电台上天与地面业余无线电爱好者们联系，帮助全球的青少年了解奇妙的宇宙和空间计划、搭载实验、太空生活等问题。学生们还根据软件跟踪载人航天器轨迹，“窃听”航天员在载人航天器上的交谈。

“国际空间站”航天员通过“国际空间站业余无线电台”与学生通话

目前，仅“国际空间站”就进行了700多次业余无线电通话活动，共有40多个国家、数百万学生参与。中国已组织了至少4次青少年与“国际空间站”航天员的对话。

参与视频通话的学校一般要在当地业余电台爱好者的帮助下在校内设立一个临时地面站，当“国际空间站”从举办地上空飞过时，大约有10分钟时间与地面通话。它给青少年带来无穷的乐趣，并提高了交往意识、视野，语言表达等综合能力。

“国际空间站”业余电台的呼号：NA1SS/RSOISS/OR4ISS，波长：2米，功率：10瓦（最大20瓦），天线：1/4波长直立天线。“国际空间站”的业余无线电爱好者使用Ericsson MP-XS手持对讲机和Ken Wood D-700。在业余无线电波传输期间，空间站必须避开地面上的通信装置，这样才能在空间站上的业余无线电爱好者设备和地面接收器之间转播信号。在信号传递期间，平均可以提问18个问题，这取决于问题的复杂度。

如果想在家里与“国际空间站”通话，只需准备下列无线电装备：一个工作在波长2米的频段、输出功率在5瓦以上的电台。如果能准备一根全向天线、鞭状天线等小型指向性天线，则会带来更好的效果，大大增加成功的机会。“国际空间站业余无线电台”使用FM145.8兆赫作为下行链路，所以身处联通区域内的人甚至可以使用简单带扫描功能的收音机就可以收听部分联通内容。

一名学生利用“‘国际空间站’业余无线电台”与站上乘员进行通话

与航天飞机或“国际空间站”举办视频通话需要举办方通过美国航空航天局现场互动媒体服务频道连接至美国航空航天局电视台，此外还需要两条专用的电话线路以及配套的广播设备。通话为双向音频、单向视频，学生可以通过视频看到航天员的实时影像，通过音频和航天员对话。

其实，在王亚平进行太空授课之前，中国已展开过多项太空教育活动。例如，中国多次进行了“中国青少年航天飞机科学实验方案”的征集活动，并积极参加航天飞机和中国卫星的搭载实验。

中国专门为青少年科技爱好者在2009年发射了希望1号科普公益小卫星，并启动了希望1号卫星搭载方案征集活动。该小卫星装载着3种设备：“天圆地方”五色土实验、摄影和无线通信，这3项任务均已实现，轻型宽视场彩色CMOS相机进行了太空摄影，数据下传正常，图像清晰，视觉效果良好；无线电通信30多个国家通联成功；“天圆地方”科学实验摄影数据下传正常，图像清晰。

中国已经组织中学生研制、发射了多颗中学生小卫星；多次举办航天夏令营和体验营，对中小学生进行航天知识教育；多所高等学校的学生参加航天硬件设计（如月球车）和太空实验；4次组织学生与“国际空间站”航天员通话等活动。

中国曾从全国各地征集的上万份提案中评选出5项由中、小学生提出的上天方案，它们是：用胶粘法控制航天飞机舱内垃圾；液态混合物的凝固；微重力环境对草履虫生长和繁殖的影响；失重环境中固—液表面间的相互作用；蚕吐丝织茧实验。

这5项实验先后登上美国的航天飞机，但最后结局不完全相同。前4项实验中除了草履虫实验由于电池工作寿命限制未获得成功外，其余3个方案都取得很好的结果。最不幸的是第5项蚕宝宝实验，由于哥伦比亚号航天飞机在返回过程中解体，中国的蚕宝宝也随着7名航天员“为国捐躯”了。

 这是中国学生设计的蚕吐丝结蚕茧试验装置，研究失重环境对蚕行为的影响

为了实现学生们的心愿，中国航天部门让蚕宝宝登上中国的第22颗返回式人造地球卫星。太空蚕回到地面后，学生们与科学家一起分析太空飞行对蚕宝宝和他们后代的影响。这是首次中国航天器搭载由孩子们自己设计的实验，对中国航天科技的发展具有开创性意义。

中国青少年太空实验活动不仅锻炼了青少年的独创能力和实验设计能力，而且激发了青少年们热爱航天事业、献身航天事业的热情和斗志，例如，被采纳的前4项航天飞机实验的学生在中学毕业后，都免试进入北京航空航天大学和哈尔滨工业大学，毕业后有的学生还加盟到中国航天的队伍中。因此，这项活动的意义已远远超出了它的本身，它为中国的航天事业培养了接班人。

2016年，中国神舟11号航天员景海鹏和陈冬在天宫2号空间实验室内，用香港中学生太空科技设计大赛获奖的双摆实验装置、薄膜成型实验装置、太空养蚕实验装置开展了航天科普活动。

陈冬在天宫2号内做实验

中国还开展过许多航天科普讲座、太空美术展等多种形式的航天科普活动。

太空教育还有多种方式，如办太空教育网站，其内容有适合于教师的，也有适合于学生或儿童的。对航天教育感兴趣的教师们也能从网上获得适合自己教学所需要的教材和教学用具，而且可以了解最近航天部门为学生们提供参加航天活动的计划，有心的教师有可能通过它为自己的学生争取到参加太空实验的机会。

从2010年3月起，美国航空航天局开始为公众中的申请者提供到美国航空航天局实习或者参加科研工作的机会，藉此鼓励学生积极参与到科学技术、工程学和数学的研究和空间探索研究任务。其中，表现优秀的申请者还可以获得由美国航空航天局提供的高额奖学金。更可贵的是，公众参与过程十分简单和公开透明，所有申请者都可以在美国航空航天局网站上申请适合自己的职位。

欧洲航天局除了像美国一样进行教育性示范活动和鼓励学生参加太空实验外，还特别鼓励大学生们自己制造卫星、发射火箭，将创意和实验带到空间站，并为他们提供了极好的实践平台，以培育未来的航天专家和航天工程师。

早在2000年，欧洲航天局就曾提出学生太空探索及技术倡议（SSETI），内容包括完成4项研制任务：“学生太空探索及技术倡议快车”试验卫星、欧洲学生地球轨道器、欧洲学生月球轨道器、研制月球登陆车。由欧盟14个国家15所大学的250名学生设计的“学生太空探索及技术倡议快车”是一颗低轨小卫星，主要功能是拍摄地理图片，进行通信广播联系，以及测试“轨道调整器”等学生设计的各类小装备。

欧洲航天局负责指导和协调学生们的工作，监督实际工作中的设备研制以及组织卫星发射工作。经过18个月的研制，2005年10月27日，该卫星成功升空并发回信号。

欧洲还开展过“欧洲学生国际空间站应用创意大赛”、“年轻工程师卫星计划”、“同温层（平流层）气球升空实验竞赛”、“学生抛物线飞行体验”、“曙光女神”学生设计竞赛。

其中“曙光女神”学生设计竞赛是面向欧洲和加拿大未毕业和已毕业的大学生，目的是为月球、火星和小行星设计登陆机器人和人探测方案，同时使学生们明白，除了要克服卫星研制过程中的各种技术难关，还要向有关部门申请卫星信号的发射频率、组织运输、海关申报、技术专利保护等，学生在研制过程中积累了许多以往书本上没学到的经验和知识。

此次太空授课与首次太空授课有些不同，一是因为“天宫”空间站核心舱，比2013年首次太空授课的天宫1号目标飞行器要大许多，而且更现代化，所以可以更方便、更精彩地演示太空实验和太空生活等；二是我国的测控通信系统的性能有了很大提高，依靠天链1号中继卫星星座提供的宽带，可以把太空授课的高清视频更流畅的传回地面；三是这次不仅有物理实验，还有生物实验，因而可使青少年开阔眼界；四是王亚平已经有太空授课的经验了，因此这次会更加从容、淡定、有趣的为全球青少年演示奇妙的太空实验。

2022年，中国将建成体积大寿命长、功能强的大型长期载人空间站，可以相信，届时中国的太空教育会更加丰富多彩，可以采用视频传输、天地通话、搭载实验、参与研究等方式进行，或在地面开展太空设计比赛、参观体验和知识讲座等活动。中国有关部门几年前就开始组织青少年设计青少年太空实验方案，并且每年都请专家进行评审，其中优秀的青少年太空科学实验方案未来有望送到中国空间站青少年科学实验柜内实施。总之，未来太空教育的前景十分广阔。