2023年9月21日下午3时45分，面向全国青少年的中国空间站天宫课堂第四课准时在梦天实验舱开课，主讲人是神舟十六号乘组03航天员桂海潮，02航天员朱杨柱协助，01航天员景海鹏摄像。

就“9月21日”开课时间来看，显然是为了纪念三十一年前，代号为“921”的载人航天工程立项上马。

在这三十一年时间里，载人航天工程如期实现了三步走战略规划，先后突破了载人天地往返、多人多天、航天员出舱行走、空间交会对接、燃料在轨补加、航天员中期驻留、空间站在轨建造、大型组合体长期稳定运行等一系列核心技术，成为当今世界唯一独立拥有一座空间站的载人航天强国。

伴飞小卫星拍摄的天宫二号与神舟十一号组合体

太空授课看起来只是将课堂搬到了天上，然而要想做到这一点确实是比登天还难，首先这个国家必须是个大国，还得是航天强国，还必须是载人航天强国，而放眼全球能独享一座空间站进行太空授课的就只有中国，这也是中国青少年的荣光。

天宫课堂直播开始的第一幕画面是由天和核心舱的舱外全景摄像机b拍摄，首先映入眼帘的便是较为完整的空间站舱外画面，最上方向远处延伸的舱体是天和核心舱，中间呈竖直姿态对接的是与节点舱第一象限径向端口对接的神舟十六号载人飞船，右侧大型舱体是问天实验舱，左侧大型舱体就是此次太空授课的场地——梦天实验舱。

可以看到此次太空授课的环境相当整洁，与以往看到堆满货包的画面不太一样，话说此前天舟五号货运飞船已经撤离空间站并再入大气层销毁，空间站整体可用空间是减少了，梦天实验舱的货包应该是暂时存放在其它舱段。

三十多年来，我国载人航天工程一直以来有这么一句话，就是“载人为建站，建站为应用”，也就是说，我们发展神舟载人飞船是为了服务空间站的建造与运营，而建造空间站则是为了科学应用，中国空间站的梦天实验舱聚焦的就是“科学应用”。

得益于技术的进步，很多平台控制设备可以实现小型化，在这个基础上通过优化设计，天和核心舱这个空间站主控舱段也布置了3台科学实验柜，这是人类以往空间站核心舱所没有实现的能力。

问天实验舱的主责主业也是科学实验，但也备份了天和核心舱的平台控制功能设备，同时还有空间站的主份人员气闸舱，该舱段有8台科学实验柜。

梦天实验舱就不同了，它是完全聚焦科学实验，布置的科学实验柜数量最多。

神舟十二号航天员刘伯明介绍天和核心舱的科研机柜

问天实验舱安装控制力矩陀螺，此装置也是备份核心舱平台控制功能的设备。

中国空间站当前规模虽然是百吨级，但科研设备占比已经超过了400吨级的所谓国际空间站，之所以加上“所谓”一词，是因为国际空间站名不副实，名为国际实则是门户有别，各参与国在国际空间站上占据的科研机柜数量不同，在这种情况下进行对比，事实上，中国所掌握的在轨科研资源的量级已经居于世界第一。

梦天实验舱密集布置的科学实验机柜

梦天实验舱的货物气闸舱

梦天实验舱除了拥有最大量的实验机柜，还配置有尺寸规模及能力居于世界第一的货物气闸舱。

梦天货物气闸舱进出舱货物最大尺寸是900mmX1150mmX1200mm，国际空间站的日本希望号实验舱的货物气闸舱进出舱货物最大尺寸则是576mmX830mmX800mm，两相对比，显然我们进出舱货物尺寸更大，尺寸规模甚至达到了米级。

别小看了进出舱货物尺寸的大小差异，其所体现的是总体结构、舱门设计与制造工艺的差别。

国际空间站的货物气闸舱

中国空间站梦天实验舱气闸舱有两道舱门，天宫课堂直播画面中的大型矩形舱门是内舱门，还有一道隔绝舱内外空间的外舱门，外舱门关闭，内舱门开启，此时可以将出舱载荷安装在转移机构上，然后内舱门关闭，货物气闸舱泄压，当舱内外压力平衡时，呈弧形状的外舱门滑移开启，转移机构将载荷转移至舱外，再由机械臂抓取载荷安装至舱外载荷挂点。

梦天实验舱货物气闸舱结构图

转移机构携出舱载荷进入货物气闸舱

转移机构调整至外舱门一侧

航天员关闭货物气闸舱内舱门

外舱门开启，货物出舱，机械臂准备捕获抓取。

机械臂抓取出舱载荷

上述流程反向操作，也可实现舱外载荷自动进舱，这个功能也很科幻。

天宫课堂第四课的内容很丰富，除了梦天实验舱介绍与天地互动环节，有球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验、又见陀螺实验四个实验环节，其中球形火焰实验的风险系数最高，我们的空间站、航天员能从容地进行这项科普实验，体现了在技术层面的高度自信。

在空间站舱内点火，当然我们也做了充分的准备，比如点燃火柴时，桂海潮手中有湿巾随时可以掐灭火焰，在空间站由于重力环境与地面不同，所以熄灭火柴的方法与地面也有所差异。

球形火焰实验的风险点就是实验本身，五十六年前阿波罗一号任务的教训还历历在目，维吉尔·格里森、爱德华·怀特、罗杰·查菲三名宇航员在一次例行测试任务中遭遇了前所未有的挑战，指令舱起火，最终导致三名宇航员葬身火海，当时指令舱内的空气是纯氧环境，又有大量易燃织物，加上电路短路起火，后来人们吸取教训，载人航天器不再使用纯氧环境，而是用与地面相同的大气环境。

阿波罗一号指令舱（返回舱）

谈到阿波罗一号，就不得不提到我们的神舟七号出舱任务，当时执行出舱任务的航天员是翟志刚与刘伯明，留守返回舱的航天员正是如今已四度飞天，在天宫课堂第四课中承担摄像任务的神舟十六号乘组指令长景海鹏。

彼时，当翟志刚费尽九牛二虎之力打开出舱舱门后，将身体探出舱外时，轨道舱突然响起了火情报警，翟志刚说，当时第一反应是头皮都发凉，刘伯明对翟志刚说，对于我们乘组来讲，对于你我来讲，其实个人的生死跟国家民族大义相比，轻如鸿毛。

两名出舱航天员对留守返回舱的景海鹏说，如果有着火的趋势，你要把我和志刚所在的轨道舱要把它分离出去。（分离之后，轨道舱两名执行出舱任务的航天员就只剩牺牲一条路可走。）

景海鹏说，那个时候含着眼泪，我说不可以，我也不会这么做，如果说把你们俩留在天上，我一个人回去了，我怎么面对大家，绝对不可能。

两名出舱航天员经过短暂沟通后，决定更改出舱流程，原本应该先将舱外实验载荷拿回舱内，再展示国旗，他们决定先展示国旗，即便最终出舱任务不成功，也要让五星红旗闪耀太空。

事后原因查明，是轨道舱误报的虚警，包括轨道舱出舱舱门由于残存压差导致的难打开问题，这些经验教训的积累与总结，才是载人航天工程从胜利走向胜利的基石。比如，如今中国空间站气闸舱出舱舱门配置有专用助力手柄，就是对应神七当年出舱舱门难打开问题。

中国空间站气闸舱出舱舱门助力手柄

“我已出舱，感觉良好”，当翟志刚说出这句经典的出舱开场白时，其实他们正在承受着前所未有的压力。两弹一星精神孕育的载人航天精神一脉相承，为祖国无私奉献的品质是刻入航天人的基因里的。

经历过神舟七号出舱任务如今又是神舟十六号指令长的景海鹏，当他在中国空间站内看到球形火焰实验时，想必也会有苦难辉煌的感想。

如今的中国空间站在前人总结积累的经验基础上已经实现了大踏步跨越式发展，下一站，我们的目标是：载人登月。