太空授课问题

网上有关“太空授课问题”话题很是火热，小编也是针对太空授课问题寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您。

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。

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“天宫课堂”第三课——太空授课播撒科学的种子

王亚平在太空授课内容

王亚平在太空授课内容，北京时间2021年12月9日15:40，“天宫课堂”第一课正式开讲，时隔8年之后，中国航天员再次进行太空授课。王亚平在太空授课内容。

王亚平在太空授课内容1

走路如飞行，转身如花滑，睡在睡袋里 ……12 月 9 日 15:40，" 天宫课堂 " 第一课如约开讲。

课堂上，神舟十三号 " 太空出差三人组 " 翟志刚、王亚平、叶光富除了展示他们在轨工作生活外，还演示了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、泡腾片实验等神奇实验。

60 分钟的 " 天宫课堂 "，吸引了亿万目光。孩子们宇宙、太空充满了好奇。

" 最高 " 课堂上的课目表是如何出来的，还能怎么上？现代快报记者采访了相关专家。

温馨，太空教师王亚平 " 卧室 " 贴着家人照片

在距离地面 400 公里的 " 天和 " 核心舱，太空教师王亚平开启了 " 天宫课堂 "。在失重情况下，" 太空出差三人组 " 好像会都会轻功，走路如飞行，可以像游泳一样随意飘来飘去；由于失重，下肢的血液上涌，导致他们的脸部胖胖的。为了对抗这种情况，航天员们每天要在太空跑步机上锻炼身体。健身器材有跑步机、自行车 ……

失重情况下，航天员睡觉是一件神奇的事。他们可以站着睡，也能倒立睡，高兴时还可不固定睡袋，当一回 " 夜游神 "。这次 " 天宫课堂 "，王亚平特别展示她的 " 卧室 "。她说，航天员们都是睡在睡袋里的。而 " 卧室 " 则按个人的喜好布置。比如：王亚平的 " 卧室 " 里贴着她和家人的照片，以及她自己的小物品。王亚平透露，晚上还可以和家人通电话。

神奇，太空转身暗含时空曲率奥秘

在失重环境中，许多成语比如：脚踏实地、飞流直下、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，竹篮打水不会一场空。

那么，失重情况下，航天员怎么转身？" 天宫课堂 " 上，只见，叶光富靠旋转手臂，实现了无依托转身；随后，叶光富又展示了伸展手臂转身和抱臂转身 ……" 太神奇 "！围观的网友们纷纷惊呆了。

这到底是什么原理？是否违背了角动量守恒？中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所科普主管董志川解释说，真空和失重中隐藏着时空曲率奥秘。" 这就像陀螺仪。我们在玩指尖陀螺的时候，当我们偏转陀螺会发现有一个无形的力在左右着我们的手，仿佛在阻挡我们改变陀螺的指向。没错，这就是陀螺仪的特性，它有维持初始角动量方向的‘惯性’ ，仿佛有一个无形的温柔小手在不断地纠正旋转轴的偏离 ，这也正是我们可以人类利用陀螺指引方向的原因 。"

董志川介绍说，如同陀螺仪一样维持原有旋转方向的 " 保守力 " 会作用于我们身体的躯体正轴，带动我们旋转。" 猫也会用这种旋转前肢的方法，来实现在空中无依托条件下的转体。"

不易，世界最高课堂这样 " 炼 " 成

" 和 8 年前的太空课堂相比，这次太空教师们的活动空间更大一些，有 50 平方米。" 全国空间探测技术首席科学传播专家、中国首次太空授课专家组成员庞之浩介绍说，太空教育有多种形式。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。

不过，要想完成一堂 " 天宫课堂 "，太空教师们要练就十八般武艺。" 在授课前，太空教师要做大量的准备，授课的内容要先演练。甚至对摄像的要求也很高。" 庞之浩透露，上一堂太空课，王亚平的课程内容是几经筛选过的。

8 年前，为了完成中国首次太空授课，专门成立了太空授课专家组。当时，专家组成员先后研究了 " 竹篮打水 "" 乒乓球 "" 回旋镖 " 等 20 多种方案。然后经过集思广益、反复筛选、严格论证，最终确定进行两个方面的物理实验，即物体运动特性和液体表面张力。

庞之浩解释说，这次 " 天宫课堂 " 很成功精彩，相比之下，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；而且太空教师王亚平这次更从容、淡定了。

剧透，" 天宫课堂 " 将持续开展太空授课活动

中国空间站首次 " 天宫课堂 " 让网友们意犹未尽。后续，还会有这样的课程吗？答案是：有！

中国载人航天工程办公室透露，后续，" 天宫课堂 " 将持续开展太空授课活动，积极传播载人航天知识和文化，持续开展形式多样、内容丰富的航天科普教育。

庞之浩说，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。

据了解，我国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。

王亚平在太空授课内容2

北京时间2021年12月9日15:40，“天宫课堂”第一课正式开讲，时隔8年之后，中国航天员再次进行太空授课。

“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，这是中国空间站首次太空授课活动。

在约60分钟的授课中，神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富生动介绍展示了空间站工作生活场景，演示了微重力环境下细胞学实验、人体运动、液体表面张力等神奇现象，并讲解了实验背后的科学原理。

授课期间，航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了实时互动交流。在提问环节，有汶川的同学问，在太空能看到闪烁的星星吗？有没有UFO？

对此，王亚平回答说，目前没有看到UFO。由于在大气层外，星星也不会眨眼睛了，看到的天空不是蓝色，而是深邃的黑色。

王亚平表示，透过舷窗我们能看到蔚蓝的地球，还有日月星辰，但是目前为止还没有看到UFO。由于我们处在大气层外，没有了大气的'阻挡和干扰，我们看到的星星会格外的亮。

王亚平还分享了一个奇妙的现象，每天都能看到16次日出，因为每90分钟就能绕地球一圈。

据悉，此次太空授课活动进行了全程现场直播，在中国科技馆设地面主课堂，在广西南宁、四川汶川、香港、澳门分设4个地面分课堂，共1420名中小学生代表参加现场活动。

王亚平在太空授课内容3

北京时间12月9日下午3点40分，天宫课堂正式开讲，神舟13号航天员乘组在中国空间站上进行全球直播，为全世界网友授课。

这是中国“天宫课堂”的第一课，同时也是中国航天员在太空中的第二次授课。上一次还是8年前，神舟10号飞船航天员王亚平，曾经在距离地球300多公里外的天宫一号舱内，为全国8万所学校6,000万余师生上了一堂生动有趣的太空物理课程，展示了在太空失重环境下如何给物体测量质量、如何进行单摆运动、陀螺运动、水膜实验和水球实验。

而这一次天宫课堂，则是由神舟13号乘组航天员翟志刚、王亚平和叶光富，在中国自己设计建造的空间站上，为全球网友直播。

此次授课的主讲人仍然是王亚平，这是她第二次担任太空教师。除了给大家展示物体运动、液体表面张力等物理现象外，王亚平还带大家参观了中国空间站的工作生活场景，让大家直观感受航天员们如何在太空长时间生存工作。

跟着镜头，我们看到王亚平的太空卧室里，贴满了与家人的合照。王亚平透露，晚上睡觉时，还可以跟家人通个电话。

当然，中国空间站承担着重要的科研项目，各种科学实验必不可少。本次太空授课，王亚平将在翟志刚和叶光富的配合下，完成浮力消失实验、水膜张力实验、水球光学实验、泡腾片实验以及太空细胞学研究实验等多项内容。

按照预定设计，本次太空授课采取天地互动的方式进行。天上的主讲课堂是中国空间站，主讲人是王亚平，翟志刚和叶光富将担任助手。地面主课堂设置在中国科技馆，但同时新增了4个地面分课堂，分别设置在广西南宁、四川汶川、香港和澳门。

航天员在太空授课的过程中，会适时与地面进行交流，回答广大青少年学生的提问。

四川汶川的同学向王亚萍提问，在太空中能看到闪烁的星星吗？有没有UFO？

这是很多人特别关心的话题，对此，王亚平的回答是目前还没有看到UFO。空间站身处大气层外，由于没有大气的干扰和阻挡，在空间站中看到的星星都不会眨眼，显得格外的亮。

空间站每90分钟绕地球一圈，因此每天都能看到16次日出，这是在地球上绝无可能发生的奇妙体验。

之所以要开展太空授课，主要是为了传播载人航天知识，激发广大青少年对科学的兴趣，让更多的人参与和投身到科学研究事业之中。

人类的征途是浩瀚宇宙，一个国家想要获得发展和复兴，必须努力发展科学技术，努力提高科研水平。早在改革开放之初，总设计师就说过，科学技术是第一生产力。

这句话不管放在任何时代，都不会过时。中国改革开放40多年取得的巨大成就，无不与此紧密关联。

要不是科学技术的进步，我们怎么能够建设自己的空间站，我们怎么能实现载人航天飞行，我们怎么能掌握探索宇宙太空的主动权？

据了解，天宫课堂品牌并非突发奇想，而是有着明确的规划和设计，这是第1次在空间站上课。未来，随着中国空间站建设的完善，将会有越来越多的航天员和工程师进入空间站，进行各种各样的太空实验，并继续开展天宫课堂教学任务。

看到视频直播的网友可能会问，太空中没有基站，空间站如何实现与地球的通讯？

大家都知道，地球上的手机通讯传输主要依靠基站。但是太空中并没有基站，即使有，信号也无法传出如此远的距离，毕竟空间站距离地球400多公里。

为了确保空间站与地球之间的联络，我国专门发射了三颗中继卫星，按照预定轨道运行，可以覆盖全球任何地区，地球和空间站发出的信号，先通过中继卫星接收，再传播出去，从而实现空间站与地面的信号传送。

中继卫星的传输能力和速度，相当于目前在地球上使用的5G信号，几乎没有太多的延迟，速度非常快。

这样一来，不管是航天员与地面控制中心之间交流，还是给家人打电话，都可以做到实时传输，有声音有画面，跟在地球上差不多。

　10月12日下午，?天宫课堂?第三课在中国空间站开讲。神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课。这也是?神十四?乘组3名航天员首次担任?太空教师?。

　10月12日，?天宫课堂?第三课在中国空间站开讲。图为学生在河南省科技馆收看?天宫课堂?第三课。新华社记者 徐嘉懿摄

　在天地互动中，3名航天员当起了中国空间站问天实验舱的?导游?，演示了微重力环境下毛细效应实验、水球变?懒?实验以及太空趣味饮水、会调头的扳手等现象，并与地面课堂进行互动交流。

　太空授课让广大青少年感知宇宙的奥秘、体验探索的乐趣，激发他们对太空和科学研究的热情和向往。

　问天舱成为全新?太空教室?

　?天宫课堂?第三课的地面主课堂设置在位于中国科学院空间应用工程与技术中心的中国载人航天工程有效载荷运行管理中心。这里是我国空间站上科学实验的核心枢纽，被称为中国空间站的太空实验?大管家?。科学家们每天在这里远程管理着400公里外空间站上的科学实验项目。

　?太空教师?来了！3名航天员像鱼儿一样依次?游?入问天舱，开始带领大家感受神奇的太空微重力环境。

　和前两次?天宫课堂?不同，这次太空授课是在全新的?太空教室问天实验舱举行。蔡旭哲当起摄像师，陈冬、刘洋逐个介绍了问天实验舱中的科学实验柜。

　?这个实验柜由两部分组成，上面是科学手套箱。一会儿我们要在这里进行植物样品采集操作。?陈冬介绍，科学手套箱是一个通用基础科学实验设施，为科学实验提供了一个密闭、洁净的操作空间，让科学实验更加便捷可控。

　生命生态实验柜就像动植物的?太空旅馆?，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。?这个实验柜的成果，将帮助我们未来在月球乃至火星实现长期生活。?刘洋说。

　生物技术实验柜相当于太空中的一个小型生物实验室，陈冬介绍，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**一样实时观察细胞样品的变化过程。

　科学实验柜的设计，凝聚了科学家和工程师们大量的智慧和心血，每一个实验柜都可以看成一个综合实验室。作为我国空间站首个科学实验舱，问天实验舱等于把实验室搬到了太空。

　在太空做实验和采集植物样品

　太空实验开始了。

　在陈冬演示的毛细效应实验中，没有了重力的束缚，细管中的液面不断上升，速度比地面上同样的演示快得多；在太空趣味饮水演示中，刘洋用2米长的吸管成功喝到了袋中的饮料?

　一个个精彩的实验显示出太空环境的特别，让同学们对太空微重力环境产生直观的感受。

　?我在天宫二号种过生菜，最近还品尝了蔡旭哲亲手种植的生菜。?陈冬亲手操作，对拟南芥进行样品采集，并把它在太空的生长状态冻存。

　实验前，拟南芥已被陈冬放到科学手套箱里。打开拟南芥的生长盒，每个种植孔里分别种着通过基因调控控制不同开花期的拟南芥。已经开花的拟南芥花朵为白色，非常小。

　随后，陈冬把剪下来的拟南芥放入冻存管里。陈冬介绍，所有的样本采集完成后，就会把它们放在零下80摄氏度的低温存储区。等返回地球的时候，这些样本将交给科学家进行研究。

　实验中，陈冬戴上了混合现实眼镜，借助这款眼镜，可以更轻松高效地完成工作，地面课堂的同学们也能借助陈冬的视角更好地观察实验。

　刘洋展示了生命生态实验柜里的水稻。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。

　?非常期待，我们未来能在空间站收获自己种植的稻米。说不定，未来在月球、火星，也能实现袁隆平院士的禾下乘凉梦。?这是航天员们的共同心愿。

　天地互动妙趣横生

　在?天宫课堂?提问环节，地面课堂的同学们提出很多有趣的问题，身处中国空间站的3名航天员一一作答。

　首先是?课堂答疑?，同学们提出了几个和这次太空授课相关的问题。

　?生命生态实验柜就像动植物的太空旅馆，以后还会有什么样的动植物住到太空旅馆去呢？?

　?除了拟南芥和水稻，生命生态实验柜里还可以分别养殖斑马鱼、线虫等动植物，观察它们在太空是否?住?得习惯。?

　?太空中没有上下左右，并且感受不到重力，为什么水稻的根还能向下扎到土壤里呢？?

　?在空间站没有重力的引导，植物的大部分根都会扎到土壤去，是因为植物除了具有向重性外，还具有向水性。?

　

　?在空间站中是否会感受到颠簸？?在宇宙中看到的地球有几种颜色？?同学们又表露出对太空和航天的好奇。

　?在太空没有重力和气流的影响，空间站里还有许多设备来保障稳定运行，所以我们的太空家园非常平稳，没有颠簸的感觉。?

　?空间站约90分钟绕地球一圈，所以从我们的视角看，地球的颜色并不是一成不变的。当地球有太阳照射的时候，蔚蓝的海洋、黄绿相间的陆地，都清晰可见。当没有太阳照射的时候，城市的点点灯火将地球装饰了起来

　太空授课在天地互动中很快过去，授课接近尾声。

　?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！?3名航天员对着镜头和同学们依依惜别。

关于“太空授课问题”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！