北京八一學(xué)校和石家莊鹿泉一中近40名學(xué)生參與了設(shè)計(jì);系全國首個(gè)中學(xué)生太空生物實(shí)驗(yàn)艙

學(xué)生參與設(shè)計(jì)的“方舟一號”太空生物實(shí)驗(yàn)艙。

參與“方舟一號”設(shè)計(jì)的八一學(xué)校學(xué)生代表與即將發(fā)射的火箭合影。本版圖片/受訪者供圖

6月17日下午3點(diǎn)30分，內(nèi)蒙古阿拉善，中國首個(gè)中學(xué)生太空生物實(shí)驗(yàn)艙——“方舟一號”被一枚探空火箭成功送至70千米高空。

新京報(bào)記者近日了解到，“方舟一號”由北京市八一學(xué)校牽頭研制，該校和石家莊鹿泉一中近40名學(xué)生參與了設(shè)計(jì)。“方舟一號”搭載果蠅蟑螂，研究太空環(huán)境對睡眠的影響。目前先驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)艙的自主定位、返回式著陸搜救以及數(shù)據(jù)回傳功能。

關(guān)注1 太空艙有哪些“乘客”?

果蠅和蟑螂是第一批“乘客”;研究太空環(huán)境對睡眠的影響

“方舟一號”由北京市八一學(xué)校牽頭研制，依托學(xué)?？臻g生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、北京航科方舟空間技術(shù)有限公司、中科院城市環(huán)境研究所支持。“方舟一號”攜帶了百余只果蠅和幾只蟑螂，預(yù)想通過研究太空環(huán)境對果蠅睡眠的影響，為解決宇航員睡眠障礙問題提供參考。

張馨心，北京市八一學(xué)校高二學(xué)生，是設(shè)計(jì)者之一，去年暑假加入了團(tuán)隊(duì)，她所在的小組需要自主設(shè)計(jì)一個(gè)研究果蠅生命節(jié)律的實(shí)驗(yàn)方案。他們查閱資料得知，果蠅5分鐘保持不動(dòng)就是進(jìn)入了睡眠狀態(tài)，但想到太空艙會(huì)不斷運(yùn)動(dòng)，所以要確認(rèn)果蠅睡覺時(shí)能否抓在試管壁上保持靜止，于是找來小風(fēng)扇對著果蠅吹，證明它們睡眠時(shí)具有“抓壁”能力。

“太空生存環(huán)境惡劣，很多宇航員出現(xiàn)睡眠障礙問題。為了解空間環(huán)境下的睡眠規(guī)律，我們決定先選取果蠅進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。”參與項(xiàng)目的中科院城市環(huán)境研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹。

據(jù)介紹，果蠅的一部分基因與人類同源，并且像人類一樣受晝夜節(jié)律和環(huán)境的影響。實(shí)驗(yàn)顯示，果蠅對太空環(huán)境的應(yīng)激做出積極的響應(yīng)，較小的體積能以最小化的資源需求生存。

關(guān)注2 設(shè)計(jì)制造太空艙難在哪里?

編程難度高;成品還要保證無人操作下溫度濕度合適

今年寒假，張馨心所在的小組完成了實(shí)驗(yàn)艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要繼續(xù)進(jìn)行編程，確保實(shí)驗(yàn)艙能自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，在無人操作的情況下，自我調(diào)整內(nèi)部溫度、濕度、氧氣和二氧化碳含量等。

張馨心自學(xué)了C++課程，在“初升高”的暑假參加了學(xué)校的編程課程，寒假時(shí)又參加了北京市第三十五中學(xué)的編程冬令營，但實(shí)驗(yàn)艙的編程對她來說難度仍然很高。寒假期間，張馨心連續(xù)三天不停寫程序，“有時(shí)候睡覺都在想編程”，張馨心說，數(shù)不清程序出了多少次錯(cuò)，只記得當(dāng)監(jiān)視器上出現(xiàn)第一個(gè)正確讀數(shù)時(shí)，她興奮得叫了出來。

在最終的“方舟一號”太空生物實(shí)驗(yàn)艙設(shè)計(jì)方案評選時(shí)，張馨心所在小組的設(shè)計(jì)方案獲得了第一名。

對張馨心而言，參與這次活動(dòng)最大的收獲不是最初預(yù)想的學(xué)習(xí)知識和技能，而在于開闊眼界，提升心理素質(zhì)，“通過活動(dòng)我獲得了很多機(jī)會(huì)，比如參與了航天專家的討論會(huì)議。”

參與項(xiàng)目期間，她偶爾會(huì)擔(dān)心做不好，萌生退意，父母都會(huì)鼓勵(lì)她，即使“方舟一號”的發(fā)射時(shí)間臨近期末，父母也支持她前往內(nèi)蒙古阿拉善見證實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空。“很感激爸爸媽媽給了我勇氣。”

關(guān)注3 實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果如何?

實(shí)驗(yàn)艙設(shè)備承受住了高溫、高真空、高震動(dòng)和高沖擊的考驗(yàn)

“這次實(shí)驗(yàn)略有遺憾。”本次項(xiàng)目指導(dǎo)老師、八一學(xué)校教師陶祥明介紹，由于使用的探空火箭升空速度快，到達(dá)70千米高空只用了200多秒，且因靶場空域問題火箭安排在下午發(fā)射，導(dǎo)致為夜間發(fā)射設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)溫度超過了“乘客”適宜的生存溫度。

得知結(jié)果，張馨心和她的小伙伴們表示不會(huì)輕易放棄。

“實(shí)驗(yàn)艙設(shè)備仍舊承受住了高溫、高真空、高震動(dòng)和高沖擊”。陶祥明表示，未來如有機(jī)會(huì)，學(xué)校還會(huì)組織學(xué)生參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)艙。

“開展這些活動(dòng)，希望學(xué)生通過實(shí)踐體驗(yàn)，對于未來的專業(yè)或興趣發(fā)展有一個(gè)初步認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)自己擅長或不擅長的領(lǐng)域。”陶祥明說。

據(jù)悉，“方舟一號”本計(jì)劃跟隨今年下半年發(fā)射的“八一02星”進(jìn)入太空，但因?qū)嶒?yàn)艙尺寸等問題無法實(shí)現(xiàn)，最終改為由探空火箭送至70千米的高空，先行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)艙的自主定位、返回式著陸搜救以及數(shù)據(jù)回傳功能。

目前“方舟一號”太空生物實(shí)驗(yàn)艙存放在中科院城環(huán)所物理環(huán)境研究組北京實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)艙回傳的艙內(nèi)物理環(huán)境、溫濕度、氧氣二氧化碳含量等數(shù)據(jù)，相關(guān)專家正在分析。

■ 延展

航天教育已成八一學(xué)校教學(xué)特色

鼓勵(lì)學(xué)生參與航天項(xiàng)目設(shè)計(jì)活動(dòng)在八一學(xué)校已有先例。2016年12月28日，國內(nèi)首顆中學(xué)生科普小衛(wèi)星“八一·少年行”在太原發(fā)射，八一學(xué)校的學(xué)生參與了衛(wèi)星的設(shè)計(jì)與研制過程，并主導(dǎo)完成了衛(wèi)星的載荷設(shè)計(jì)。

陶祥明介紹，近年來，航天科技教育已成為八一學(xué)校的一項(xiàng)特色，通過衛(wèi)星研制等項(xiàng)目帶領(lǐng)學(xué)生參與科研。去年5月，八一學(xué)校成立了空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在中國科學(xué)院城市環(huán)境所、航天科技教育聯(lián)盟等單位支持下，不定期就青少年參與太空生物實(shí)驗(yàn)、返回式搭載載荷等涉及的專項(xiàng)航天知識開展科普講座、寒暑假實(shí)踐營等活動(dòng)。

學(xué)校對科技教育的課程建設(shè)也做了改進(jìn)。初中課程建設(shè)中增強(qiáng)了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物等學(xué)科教學(xué)的橫向配合，高中則重點(diǎn)開展多種科學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)實(shí)踐的跨學(xué)科探究活動(dòng)。

新京報(bào)記者 黃哲程 實(shí)習(xí)生 陳美竹

關(guān)鍵詞： 中學(xué)生 太空生物 實(shí)驗(yàn)艙