长征七号成功发射，我们也来发射个火箭祝贺一下吧

点击上方“科技学堂”订阅最新课程信息

长征七号 （图片来源：新华社 题图来源：新华社）

祝贺中国长征七号运载火箭成功发射、海南文昌卫星发射中心成功首飞。长征七号的发射标志着我们有了一种新的中型火箭型号，将逐步替代现役的长征二号、三号、四号系列，成为未来的主力火箭。撒花撒花~

在这举国庆贺的时候，我们也来发射个火箭吧~

别人家的学校……Orz（图片来源：腾讯新闻）

在中学生中进行航天科技制作是STEM教育非常好的一个方法，然而真要像八一中学那样研制中学生科普卫星，估计全国有这个能力的学校屈指可数；至于水火箭的制作，普及了十几年，难有新意；自制探空火箭的制作难度高，危险性大，不适合中学生开展。

今天要向大家介绍的是一款适合开展中学生航天领域STEM项目的教育游戏：坎巴拉太空计划（Kerbal Space Program，KSP）

这是一款沙盘游戏，背景设定为星球Kerbin（其实就是地球）上有一群高度文明的坎巴拉（Kerbal）人，你的任务就是为他们搭建火箭和飞船，进行太空旅行，探索未知的星球。

这个教育游戏的元素涉及到STEM的每一个方面。如搭载科学仪器进行太空数据搜集，编辑程序控制飞行姿态，设计合理方案进行提高发射效率，计算轨道进行星际探索。这个游戏的自由度非常高，可以建造各种各样的飞行器，并可模拟目前多种飞行器的任务，如建造太空站、移民外星等。

搭建太空站（来源：deeptimes.org）

搭建星际穿越中的空间飞行器（来源：youku）

搭建航空飞机

发射长征2F火箭（来源：3DM）

建造月球车（来源：66game）

从零开始建造一架飞行器，并将他发射到太空。从这里学习到的科学知识，比进行一场航天讲座、或观看一场火箭发射深刻得多。这个游戏里面涉及到的许多知识，比如万有引力定律、圆、椭圆及抛物线的性质等，也是对中学数学和物理课程的检验和应用。
此外，这里面涉及到的一些航天学概念，也是很容易从中学知识中引申出来。比如：推重比、比冲、霍曼转移轨道、引力弹弓效应、利萨如轨道等。学生通过任务的激励，寻找资料，并应用于游戏之中，从而建构起自己的知识，并将这些知识综合应用，设计出复杂的轨道出来。

霍曼转移轨道，是基础的变轨操作。

引力弹弓效应，目前太阳系内的星际旅行最常用的加速/减速模式，可以用很少的能量加到非常高的速度。

利萨如轨道，在拉格朗日点进行星际探索。嫦娥二号曾以此轨道进行科学实验。

复杂的ISEE-3的卫星轨道，NASA传奇科学家罗伯特的杰作。在坎巴拉太空计划，你也可以设计出这么复杂的轨道。

所以，跟着学堂君设计并发射一枚火箭，并制作一颗探空卫星吧。

游戏在Steam平台以及其他平台都可以下载。首先进入页面，我们选的是沙盒（sandbox）模式，在这个模式里所有的东西都可以使用。下方有科研模式和生涯模式，可自行选择。

找到航天中心后，就可以开始搭建火箭了。我们的目标是搭建一个近地轨道的卫星。选择一个卫星，加上太阳能板和你想要搭载的科学仪器，就成功制造出一颗卫星。我在这颗卫星上搭载了太阳能板、天线、电池模块及测量空间温度模块，再加上一个小油箱和小型发动机，方便太空中姿态微调。

从上到下依次安装星箭分离环、SAS模块（飞行姿态稳定系统）、RCS模块及喷嘴（反推力系统）、第二级火箭以及发动机以及整流罩。SAS模块使得火箭飞行中保持稳定、RCS模块方便控制飞行姿态，第二级火箭可以将卫星送到轨道之中。

再安装上一级火箭分离环，发动机、以及助推火箭及其分离装置和气动装置，这样就构成火箭的主体。

最后装上发射架。然后是最重要的一步，调整右侧发射程序。然后就可以进入发射台（Lauch）进行发射了

我们的火箭正在发射台上，准备升空。事实上这个火箭没有计算好推重比，导致前面好几次尝试都失败了，后来撤去助推器后成功发射。学生设计之后应该对这个系统有一个综合的评估过程，考虑是否能够高效地推动火箭升空。

接下来便是喜闻乐见的发射环节了，当火箭升到一定高度时进行偏转飞行，直到超过第一宇宙速度，形成环形轨道。

进入环形轨道后，进行变轨规划，这是一个霍曼转移的过程，从低轨道转移到高轨道，并且进行修圆，这样就成功发射你的第一枚卫星了。

这是星箭分离的场景，分离之后就可以进行各种科学试验了。由于设计失误，只安装了一边的太阳能板，所以大家只能看到这个独臂卫星了（由于安装的科研设备少，所以一边太阳能板也够用了）。

这就是学堂君的第一颗卫星……虽然失败了几次，但最后还是成功发射了。这还是在容易模式中进行的，但在现实中，发射的难度比这大得多，我们不可能就这么感性的调整卫星的姿态。现实中，我们有科研主题，有经费的限制，有数据的计算，这些可以在生涯模式及科研模式中找到，或者安装相关模组（mod），通过数据的精确测量和计算来模拟卫星发射。有了这些定量数据的计算，这个游戏具备了开发为STEM课程的潜力。

我们以前的教育往往对电子游戏十分反感，认为学生玩游戏就是不务正业。但游戏以其即时的反馈机制和心流状态吸引着无数年轻人，现在，越来越多的教育类游戏能够激发年轻人去主动学习知识，建构起自己的知识体系，发挥自己的创造力。我们逐渐发现，教育和游戏之间，并没有厚重的墙，只要把游戏作为一种工具使用好，对我们的教育将发挥极大的帮助。

 科技学堂科技辅导员在线学习平台微信号：sciclass