二、欧空局的航天教育

因人施教

像NASA一样，欧空局也十分重视对学生进行航天知识教育（图1-16）。他们对不同年龄的学生进行不同类型的教育。小学生（年龄在8～12岁）的活动主要是通过业余无线电装置或视频与空间站上的航天员进行交流，获得太空知识。同时，还在互联网上设置了“儿童区”，专门对儿童进行航天知识教育。中学生（年龄在12～18岁）的活动主要是通过观看国际空间站示范活动的视频，结合他们的课堂知识，加深对课堂知识的理解，培养他们学习科学知识的兴趣。同时，鼓励他们参与一些太空实验，为自然科学实验积累实验数据，从中也学习到进行科学实验的初步方法和培养学生学习自然科学知识的渴望。对于大学生和研究生，为了培育未来的航天专家和航天工程师，特别鼓励他们学会自己制造卫星、发射火箭，提出标新立异的创意，并将创意和实验带到空间站，为他们提供了极好的实践平台。

欧空局学生的太空实验

欧空局积极鼓励成员国学生参加国际空间站的太空实验，由国际空间站上的欧空局航天员来完成这些实验。下面简要地介绍其中的部分实验。

1.重力对细菌菌落生长的影响

此实验的目的是为了了解失重对细菌菌落生长的影响。将不同类型的细菌放到一个称为“Winogradski”的圆柱实验装置里（图1-17），在该圆柱实验装置里一种细菌的代谢废物可成为另一种细菌的营养物。这些细菌除了需要光进行光合作用外，不需要其他条件。比较地面和太空圆柱中细菌的生长情况，就可了解失重环境对哪种细菌有影响。

2.人工软骨生产方法的研究

此实验是为了观察在太空的失重环境下，猪的软骨细胞是否可以生成新的稳定的软骨结构（图1-18）。

3.失重环境下细菌燃料电池输出的研究

在适当的环境下，一些细菌有能力将碳水化合物转化成电子和二氧化碳，可以利用这个特性制作细胞燃料电池。这个实验是由荷兰教育部和文化与自然科学部组织的一次学生竞赛中产生的，是获胜者设计的两个实验中的一个。实验目的是通过获得太空中这些燃料输出的精确数据，了解失重对细菌燃料电池功效的影响。实验方法是在太空中，将细菌放进一个两室的燃料电池（图1-19）中时，细菌就能够产生一股电流，航天员测量并记录电池的输出量。

4.光和重力的交互影响对植物生长过程的交互作用

在地球上，影响植物生长的主要因素是光和重力。植物嫩芽朝着光生长，这就叫趋光性。但植物根受重力影响，向下生长，这就是所谓的重力趋向性。此实验的目的是评估植物的趋光性和重力趋向性，并且观察两者之间的联系。实验方法是观察地面和空间站上，在低亮度光和无光时，芥菜种子的发育及其遗传学特性（图1-20）。此实验也是荷兰教育部和文化与自然科学部组织的学生竞赛获奖实验设计之一。

5.骨防护

长期失重可导致航天员体内的骨质丢失，出现像老年人骨质疏松一样的变化，影响到航天任务。以前的实验证明主要由于生成骨骼的一种骨细胞——成骨细胞的活动减少导致的。这个教育性实验的目的是为了研究采用什么方法可以防止太空飞行引起的骨质丢失。

这项实验是2002年欧空局举行的一次“SUCCESS学生竞赛”中一名获奖者提出的，是第一次对太空中哺乳动物细胞进行的蛋白质容量研究。该实验研究了三磷酸腺苷（ATP）是否能够刺激失重环境下的造骨细胞，如果可以，将有可能用它来降低失重环境对骨的不良影响（图1-21）。

6.航天员记忆实验

航天员在飞行中常常感到自己“爱忘事”，是否太空失重环境可以影响航天员的记忆能力呢？学生们提出了一个想法，比较同一个人在地面和太空记忆能力，就可以知道失重环境是否会影响航天员的记忆能力了。具体的方法是让欧空局的航天员托马斯·瑞特先在地面学会一张清单上的单词，然后在太空飞行时学会第二张清单上的单词（图1-22）。过一段时间之后，让他回忆这两张清单上的单词，比较地面和太空中回忆单词数目的差别，就可以知道失重是否影响他的记忆功能。

7.用心电图来评价航天员的睡眠

航天员在太空飞行时常常出现失眠，但是不同航天员失眠的情况不同。了解航天员失眠的类型，可以有助于采用有效的方法来防止航天员的失眠。要区分航天员在太空的失眠类型，必须有一个客观指标。心电图是一个很容易记录的指标，分析心电图可以得出每次心跳所花费的时间，从而得到与睡眠有关的心脏自主性活动的指标，结合对航天员睡眠情况的调查，就可以定量地划分出航天员失眠的类型（图1-23）。

8.重力对蝌蚪卵孵化的影响

这是欧空局专门为16～18岁学生开设的一项实验，目的是为了研究重力对蝌蚪卵孵化的影响。将蝌蚪卵分为3组，让它们分别在地面、太空和在空间站的离心机（可以产生与地面一样的重力作用）中孵化，将蝌蚪卵孵化的整个过程拍摄下来，比较这3组的区别就可以了解重力在蝌蚪卵孵化中的作用。

9.失重对酵母的影响

将酵母送到国际空间站，到太空后，酵母细胞分裂的周期就开始了，在返回地球前将其冻结，终止此周期。比较地面和太空酵母的生长情况就可以了解失重对酵母的影响。

10.太空中的种子

进行太空中种子实验的主要目的是为了吸引更多的学生参加太空实验，说明科学是有趣的。实验方法是让地面儿童与太空的欧空局航天员同时种植水芹，看看这两种重力情况下水芹的生长有什么不同，就可以了解重力对植物生长有什么影响了（图1-24）。

为大学生提供航天实践大舞台

欧空局对大学生鼓励有加，为大学生提供了参加航天实验的多个平台，目的是让大学生通过亲身参与太空任务获得实际经验，激发大学生对航天技术的兴趣。下面是欧空局为大学生提供的实验平台和大学生们做出的贡献。

1.欧洲学生太空探索及技术倡议（SSETI）

2000年，欧空局教育署提出了这个倡议，要求大学生们完成四项研制任务：“SSETI快车”号试验卫星、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，这可是“真枪实弹”的任务。“SSETI快车”要求学生们设计一颗在低地球轨道飞行的小卫星，这颗小卫星还要具有拍摄地理图片、进行通信广播联系以及测试学生设计的“轨道调整器”等各类小装备的多项功能。参加此任务的是欧盟14个国家15所大学的250名学生。这些学生被分成若干个研究小组，每个小组都有自己明确的任务。研究小组之间平时不见面，主要通过因特网联系，每周汇报一次进展和讨论存在的问题，1年中只有两次在SSETI的装配车间才能真正见到面。欧空局则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。在真正组装卫星前，他们是通过网络模拟进行组装，卫星组装出来后，在荷兰的技术实验室进行各种测试（图1-25）。2005年10月27日，“SSETI快车”成功升空并发回信号。这颗卫星从开始设计至进行组装总共用了18个月时间，创下了该领域研制时间最短新纪录。

欧空局对这个学生项目给予了很大支持，免费提供了大部分零部件和实验设备，但是为了锻炼学生，一些关键技术是要求学生自己来解决的。项目完成后，所有参与“SSETI快车”的学生都将获得由欧空局颁发的特别证书，作为他们以后申请到欧空局工作的有利凭证，这一计划为欧空局未来的航天事业储备了大量人才。

2.欧洲学生国际空间站应用创意大赛（SUCCESS）

举办SUCCESS的主要目的是为了把现在的大学生培养成为未来的国际空间站的工作人员。参加比赛的大学生要对国际空间站的一些实验提出有创意的想法。此届活动共收到80多条有建设性的建议与想法，涉及很多的领域，包括传统的生命科学、物理实验、机械臂设计与改造等。通过竞赛，一等奖获得者将获得在欧空局下的ESTEC实习一年的机会，在此期间，他可以与一些航天专家一起参加各种实验，并熟悉国际空间的相关设施。图1-26为2003年获得SUCCESS比赛大奖的学生。

3.年轻工程师卫星计划（YES计划）

此计划旨在为大学生提供设计和建造太空硬件的机会。来自50所大学的450名学生参与了这项欧空局计划。YES任务共分为三个阶段：YES-1是为欧空局设计和研制一颗卫星和一颗全球定位系统接收器。1997年，一颗由欧洲十余个国家大学生设计并完成的重349.7千克的卫星和一颗全球定位系统接收器成功发射升空。YES-2计划的目的是利用太空绳索将卫星牵回地球，是为了实现“太空天梯”而进行的第一次真正太空实验（图1-27为参加YES-2的大学生）。2007年YES-2试验卫星随同欧空局研制的“Foton-M3”航天器发射成功（图1-28）。YES-3现在正处于筹备阶段，许多大学生、教授和大学已被邀请为YES-3计划提供突破性的创意。如谁的建议被采用，将可参与YES-3计划的设计和建造工作。

4.同温层气球升空实验竞赛

此竞赛是由葡萄牙的波尔图大学和欧空局共同组织的，主要面对欧洲国家的中学生和大学生，内容是用一个充满氢气的气球将实验品送入同温层。这是一个团队性质的竞赛活动，参赛者首先需要组建一个四人团队。选出团队的负责人后，就着手设计一项新颖的、独创的、可在近空实现的实验。然后，小组所有成员必须在欧空局的教育项目主页上登记，小组的负责人填写参加竞赛的申请单，等待审批。欧空局和波尔图大学的专家通过评审最终选出10个最优秀、最有创新性的实验，参加同温层气球升空比赛。

5.抛物线飞行实验

这是欧空局教育部的一个项目，自2000年开始举行。由欧空局提供失重飞机，失重飞机在飞抛物线时，可产生20～30秒的失重，让学生利用这短暂的失重时间，进行一些失重实验。此项活动每年都举行，面向所有欧空局成员国的学生。活动更深层次的目的在于培养更多更优秀的年轻人献身于航天事业，让现在的学生成为欧空局未来的航天工作者。

6.“曙光女神”学生设计竞赛

此竞赛面向欧洲和加拿大未毕业和已毕业的大学生，内容是让学生们提出月球、火星和小行星的登陆机器人的设计方案和提出人到这些地方进行探测活动的方案。通过方案设计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。

开发航天教育产品

欧空局为了对更多的中小学生进行航天教育，为其成员国的学生们开发了很多航天教育产品，其中包括为小学和中学学生编写的教学材料包。欧空局已经制作了几千份英文版的小学成套航天知识教材，还有用欧空局成员国12种语言制成的4万多种中学成套教学资料。

欧空局认为通过发行与航天有关的DVD光盘作为教育光盘，可以收到更好效果。因此，他们拟定了DVD教学课程，根据课程要求，分别在国际空间站、地面和学校中拍摄有关内容，制作了“科学的顶峰”“太空中的牛顿”“太空中的身体”“太空中的静电”等DVD教育光盘，将制作的拷贝分发给成员国学校，开设国际空间站DVD教学课，每门DVD课程时间是20分钟。例如，“太空中的牛顿”是通过拍摄国际空间站上失重环境下五种示范，来验证牛顿运动的三大定律；“太空中的身体”是通过欧空局航天员彼得·杜克在太空中的身体变化来说明失重对人体的一些影响（如血压和循环、液体改变、方位感知等），它被翻译成12种语言分发给欧空局成员国里的中学老师；“太空中的静电”是在一个聚碳酸酯体立方体容器内放置了由不同材料组成的两套小球，这些材料中充满了彼此相斥的电荷，一旦充电，球体将会自己集合起来成为有序的结构。所有的示范都与地面实验进行对照，让学生们了解地球和太空实验之间的差异。

与航天员交流

与航天员进行“天地对话”和在地面进行航天员与学生面对面地交流也是欧空局进行航天教育的重要内容。欧空局的航天员“上天”时，有一项重要任务，就是利用国际空间站上的业余无线电台或视频转载，与欧空局成员国的学生通话。

链接　费俊龙在比利时与中学生对话

2009年9月，费俊龙应比利时方面的邀请参加了为期5天的“第二届布鲁塞尔国际航天周”活动。活动期间，费俊龙与来自其他国家的11名航天员一起参加了在比利时根特市的太空城举办的与中学生对话的活动。在太空城主会场，大屏幕上播放了《中国航天的摇篮》影片。影片播完后，当费俊龙独自出现在主席台上讲话时，台下2000多名中学生给予了热烈的掌声。

费俊龙首先简要介绍了中国载人航天发展的现状及前景，随后与同学们进行了对话。中学生们踊跃提问，费俊龙从容作答。这些对话不仅使学生们学习了不少航天知识，也对中国有了进一步了解。