探寻航院校庆开放实验室:玄秘星空、精妙大脑与蓝色风洞

2017.06.06

    供稿

    航天航空学院

     

    创意

    映像设计组

     

    文字

    杨茂艺

     

    图片

    宋晨、何名暖

     

    编审

    卢小兵、程曦

    张歌明、张莉

     

    栏目统筹

    程曦

     

    编辑

    高原

4月29日,沐浴着孟夏的第一缕阳光,我骑行在纤尘不染的荷清路上,不时望见三五成群好奇的游客。显然,校庆日开放活动使得校外人士也有机会一览清华风貌和丰富的学术科研成果,我心中小小的骄傲与幸福霎时涤荡开来。

作为一名修了李路明教授主讲的“飞天的奥秘”课程的文科生,我选择他主持的神经调控技术国家实验室作为此次实验室探秘之旅的首站。

在航天科技领域,实验室研制的航天员质量测量仪、生理信号测试盒等仪器设备已装备于从“神八”开始的飞船,为航天员在太空的健康保驾护航。更让人惊奇的是,实验室自主研制的用于治疗帕金森病的脑起搏器已经植入了超过3500名患者的体内。大脑,将一根精密的电极长期植入大脑,一直刺激大脑,你能想象吗?这可是让我们成为万物之灵的大脑啊!

我是怀着这种极端的好奇来探寻这个实验室的。一个个精密的部件、一件件自主研发的仪器好像在诉说着它们诞生的历史、艰辛和功效,而这些都记录着实验室过去17年来一步一个脚印的不懈努力与追求。看到视频中一个个因重新自主控制身体而露出重生般笑容的“帕友”们,我不禁由衷赞叹科技的神奇,这些摆放在玻璃柜里的脑起搏器是多么的不可思议——只需将电脉冲释放到脑内核团,就能抑制异常神经信号,改善患者的运动功能,为成千上万的神经疾病患者带来福音。

从探索玄秘星空到聚焦人类精妙的大脑,李路明教授带领着团队将载人航天技术应用在医疗器械领域,开拓了中国神经调控研究新疆域,使我国成为全球第二个能够生产制造脑起搏器并将其大规模运用于临床的国家。介绍人员告诉我,清华研发的脑起搏器于2009年实现首例临床植入,2016年获得欧盟CE认证,开始走向世界。同年,实验室与《科学》杂志设立全球首个神经调控学术奖(Science-PINS Prize of Neuromodulation)。

听完老师细致的讲解后,我伫立在实验室门口,望着这些埋头工作的研究人员和那些看似朴素却耗人心血的实验仪器,遥想远方的天穹,也思考着那些被疾病所折磨的患者。或许,他们就像一颗颗就要从轨道上坠落的星体,凭借着科技的助推器,重新焕发出生命的光彩。

告别了综合科技楼,我又来到了航院流体力学所的风洞实验室。临近中午的酷热暑气令人难受,可一进实验室就有一股强大的凉风扑面迎来,原来是一座0.5米的直流式风洞的吹风效果(风洞面向校内外教学科研机构开放)。结合风洞实验室内的尖端流体力学及动力学测试设备,如Hot wire, PIV, 测力天平,dSPACE虚拟控制实验平台等,可进行与流体力学相关的实验,如湍流边界层实验、壁面流动摩擦阻力实验、流动阻力实验、流致振动及颤振实验、绕流流场结构实验、机翼气动力及流场实验等。

经过博士生师兄的介绍,我了解到眼前这个天蓝色的风洞只能算是风洞家族中的“小家伙”。航院较大尺寸的风洞坐落在河北清华发展研究院,实验段口径为1.2米的正方形,是回流式的低湍流度风洞,最大风速可达90米/秒,最低湍流度为0.08%。实验室利用直播技术可以将远在廊坊的风洞现场传递到清华校园,在每学期的“飞行器基础实验”课上,学生们都有机会去现场观摩。

“光说不练假把式,我来给你们演示一下涡流实验,”师兄笑道。眼见他拿起一瓶甘油注入上方的液体添加器里,下方用细线吊了一个摆锤。接着,他又启动了风洞,通电——瞬间,甘油燃烧产生的烟雾被卷入气流,宛若千万缕对称的银丝,形成美丽的旋涡。师兄继续介绍说:“这是烟线,一种流动显示技术。”

几个小时的航院实验室之旅着实让人兴奋,也让我深刻体会到科研工作对精准、精密的追求。一路参观中,还有许多高中生、校外各界人士也在细心聆听实验室的介绍。真希望明年校庆能继续开放实验室的活动,让更多人得以一览清华科研的魅力!

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