国际空间站

许多人对国际空间站的科技成就如数家珍,但或许并没有意识到,空间站的意义已远远超越了科技层面.面对茫茫宇宙,空间站显得渺小而孤单,使命感与人类之间最质朴的情感战胜了其他杂念.不分种族、国家,空间站的每一成员都是兄弟姐妹,人们在这里体验着友谊与真诚.

面对未知与浩瀚的宇宙,才更会感到人类存在的可贵,从太空看到美丽地球的全貌,才会越发珍惜自己的家园.人类的使命感与合作精神因此在空间站被放大.“从空间站看地球,地球异常美丽,但我看到大气层就那么薄薄一层,经不起破坏,我们只有一个家园,应该好好保护.”一名俄罗斯航天员回到地球后,由衷地说出了这样一段话.

国际空间站有一种独特的能力,可以激发世界各地学生和教师的想象力.人类在空间有这样一个特殊的区域,为众多的教育活动提供了平台.

国际空间站开设的各类教育项目,旨在激发世界各地的孩子们学习科学、技术、工程和数学(简称STEM)的热情.在众多教育活动中美国的教育推广实验最多,其他国家也越来越重视此项工作.例如加拿大航天局开展的太空育种实验,约60万颗植物种子随美国的最后一次航天飞机任务前往国际空间站,在太空停留一段时间后返回地球,并被分发至13000多间教室里,供学生们研究学习；业余无线电台(ARISS)项目使全球的学生、教师及公众有机会直接与国际空间站上的航天员进行沟通和交流,达到了非常好的教育目的.但教育活动不仅限于STEM,还包括人类生存环境的各个方面.

日本宇宙探索局发起的“空间诗歌接龙”活动就是最好的例子,人们通过“联诗句”一起思考宇宙、地球以及生命本身,不受民族、文化、职业、地位的限制.投稿者来自亚洲和太平洋地区及世界各地的许多国家,其中比较优秀的诗歌创作形成了正式文本,并留在日本的各所学校中.

近年来,国际空间站开展了许多教育活动,其中比较典型的有以下几项：

国际空间站业余无线电通讯计划

国际空间站上的业余无线电台(AmateurRadioontheInternationalSpaceStation简称ARISS)是由美国业余无线电联盟、国际业余卫星组织、美国航宇局等共同发起,面向青少年的科技教育项目之一,也称为“国际空间站业余无线电通讯计划”.

世界各地的业余电台申请成功后,美国航宇局定时安排在国际空间站工作的航天员抽出时间,通过业余无线电和地面上的学生进行直接交流,回答他们提出的问题.目前全世界约有280所学校参加了该活动.

和国际空间站航天员对话是一种独特的体验,美国政府给予了全力支持.借助无线电技术的帮助,美国航宇局希望给世界范围内的青少年提供与航天员对话机会.大量业余无线电操作者,以及约翰逊航天中心、戈达德航天飞行中心和马歇尔航天飞行中心为ARISS提供技术和知识的保障,并使得这项活动成为可能.

ARISS设立的主要目的是促进国际空间站与地面上的学校、业余无线电爱好者及其他相关人士之间的无线电通联.

第一套业余无线电设备于2000年9月被阿特兰蒂斯号航天飞机带入太空并由第一长期考察组完成安装.第一次与业余爱好者的通联是在2000年11月由指令长威廉·谢泼德完成的.第一次与学校通联是在2000年12月.国际空间站的业余无线电爱好者使用EricssonMP-X手持对讲机和一台KenwoodD-700.所用频率为：语音和数据下行：145.80(国际通用)；数据上行：145.99(国际通用)

通常情况下通话时间为10分钟.如果想在家里与国际空间站进行通联,只需准备下列的业余无线电装备：一个工作于2米波段,输出功率在5瓦以上的电台.若能准备一根全向天线、鞭状天线或者像箭形天线那样的小型指向性天线则会带来更好的效果,并大大增加成功的机会.由于ARISS使用调频145.800MHz作为国际下行链路,所以身处通联区域内的人甚至可以使用简单带扫描功能的收音机来收听部分联通内容.

X任务——培养3700名儿童小抗天员

美国航宇局和14个其他各国的航天机构合作举办了一项称名为“X任务：像航天员那样训练”的活动.这项活动主要涉及让学生们体验像正式航天员那样的营养和健康训练.大约有来自全球40座不同城市的3700名学生参加了这项为期6周的训练体验计划.

这项活动于2011年1月正式开始,美国航宇局下属人体研究项目办公室为该项目提供了经费资助.年龄介于8岁～12岁的学生们学习了健康饮食、接受训练并通过完成训练科目竞争.在训练过程中,学生们还学习了科学推理以及团队合作能力.这些训练提升了参训学生的体力、意志力、协作能力、平衡感以及空间意识.所有这些都和一名正式航天员在执行飞行任务之前的训练是同一类型的.

“载人航天项目的一部分目的便是以此激发我们的年轻一代,让他们能在学校努力学习,掌握科学和工程知识,这对于将这份重要的事业在21世纪继续传承非常重要.”美国航宇局人体研究项目以及相关教育项目主管查尔斯·罗伊德说,“我们相信,这样的教育应当从小学开始.我们希望像这样的训练课程能帮助他们,开始持续终生的努力征程.”

“X任务”让学生体能上更加活跃,并增加他们对终生保持良好健康和状态重要性的意识；告诉学生身体健康对于人体执行重要任务时的表现有多么关键；并激励学生在未来从事与科学、技术、工程与数学领域相关的工作.

美国、荷兰、意大利、法国、德国、日本、澳大利亚、哥伦比亚、西班牙和英国组团参加了这一项目.孩子们对于能有机会体验航天员的训练非常兴奋,他们也因此了解了现实生活中航天员是如何准备执行太空任务的.教师们希望美国航宇局设计的这项活动能帮助学生们意识到保持健康生活方式的重要性.

该项目还将逐渐推广,覆盖更多的国家,让更多的学校参与进来.项目中的18项核心活动的介绍描述有6种语言版本可供下载.

智能卫星设计竞赛

2006年,俄罗斯的“进步”号货运飞船携带美麻省理工学院研制的“同步位置保持、连通与再定向试验卫星”(SPHERES)前往国际空间站进行试验,其他相同的试验卫星也相继送入太空.这些自主卫星首先在空间站内进行试验,而最终在轨道内以编队方式飞行.美国航宇局和空军希望这些小卫星可用于多种高风险的计量、控制和自主技术的空间试验验证,并设想其后续星可作为机器人,完成协同空间建造、修理损伤、为其他卫星填注燃料,或构成功能系统.例如,小卫星群组成一个分离的空间干涉仪,可获得比单个望远镜视场更大而分辨率相当的图像.因为单个飞行器因尺寸的限制无法拥有长基线,而使用一组飞行器则可巧妙地解决此问题,但要求飞行器能自主控制相对位置和方向,以降低地面运控成本.又如,在空间组成一相互协作的小卫星簇,以实现单个大卫星的功能.

欧洲几所学校的学生与麻省理工学院的学生和教授共同参与了这一高科技项目的研发,欧洲学生在欧空局的赞助下前往麻省理工学院接受培训,通过专家们的指导,逐步理清设计思路、掌握设计技能,并探寻解决关键工程问题的最佳方法.最终,大西洋两岸的学生们通过竞赛的方式选出优胜方案.

2011年11月,国际空间站一个自由飞行的机器人首次利用新的智能手机控制器成功收集了移动数据并向航天员发送.

人类探索遥控机器人项目是美国航宇局高价值的新技术演示验证任务,使用的就是SPHERES卫星.每个排球大小的SPHERES都带有自己的动力、推进、计算与导航软件.增加了智能手机后,卫星成为可以自由飞行的机器人,即智能SPHERES——配有一台紧凑型、低电力、低成本的嵌入式计算机,以及内置摄像机和传感器,增强并扩大了机器人的操作能力.

试验演示验证了智能SPHERES如何作为太空中航天员的远程操作助手.卫星在学生们参与开发的软件程序控制下总共完成15次预先编程的机动飞行.

试验成功后,欧空局表示今后将考虑为学生们寻求更多参与设计比赛的机会,并更加有效地将设计转化为成果.

总之,国际空间站在全球教育问题上所做出的贡献非常显著.“我们来自何方,去向何处”,国际空间站担负的是全人类探索未知太空的使命,是人类摒弃成见、精诚合作的结果.许多在地球上无法做到的事情,在空间站做到了.空间站体现了人类合作和相互依存的真谛.正缘于此,国际空间站参与国的专家们才不遗余力的开展各种丰富多彩的教育活动,随着国际空间站的持续运行,这些教育项目将会使世界各地更多的学生受益.通过国际空间站教育项目的延续,将有效激励下一代,使他们更好地成长为未来的科学家、工程师、作家、艺术家、政治家和探险家.