有趣的大学实验室

也许人们对实验室的印象还停留在显微镜、培养皿、穿着整洁白大褂的博士上,而有些地方却未必如此.美国《大众科学》杂志盘点了一些有趣的大学实验室,完全颠覆人们对于传统实验室的印象.

整个夏天,有风暴经过时,雷电实验室的研究人员和学生24小时全天候工作,以触发雷电.他们将一条细导线连接到火箭上,诱发雷电,通过所谓的等离子体通道到达接地的金属发射台.该实验室的传感器网络帮助解决有关雷电的奥秘：例如每次雷击的独特电磁场的成因,或者一次雷击将如何影响地下电缆.其实,触发雷电并不像想象的那么容易.实验室的主任弗拉基米尔·拉科夫说,每个夏天,如果学生能触发40次雷击就算幸运的了,而其中多次触发成功可能是在同一风暴期间.5年前,雷电实验室的学生协作得到了10年间的最大发现之一：大多数雷电都释放出X射线.

在美国国家碰撞分析中心,每个学习运输安全研究生课程的学生将得到一辆汽车,以及一张拆卸说明书.他们按说明书要求将车子拆得支离破碎,然后在计算机中重建车辆模型,并一次又一次地撞毁它.学生也协助进行真正的碰撞测试.该实验室与汽车制造商以及运输部合作,以确定汽车和路边设施（如路灯杆、栅栏和标志牌）的安全标准.现在的课程对准的是高速公路最近面临的一个问题：数量庞大的越野车、小型货车和其他小型卡车.学生们试图解答这个问题：公路栅栏这样的路边设施是否应该随着可能会撞向它们的车辆的大小而改变?

就像科罗拉多州立大学博士后萨钦·乔希所说的,没有爬进去过,你就不算真正见过发动机.在发动机和能量转换实验室,学生对两层楼高的工业用发动机进行改造.其中最大的一台是2冲程、440马力的燃烧发动机,通常用于压缩并推动天然气通过地下管道.在实验室17年的历史中,它单为这一类型的发动机开发的技术（包括现在普遍使用的燃油喷射系统）实现的氮氧化物减排量,就等于高速公路上的1.2亿辆汽车的排放量.

乔希和他的学生现正研究一台17吨的卡特彼勒天然气发电机,这台发电机可以提供足够1 200户家庭的电力需求.该小组已建立了一个点火系统,将一束激光通过光纤送往光学火花塞.它的燃料燃烧效率比储能型点火系统更高,而氮氧化物排放量较少.

卢克·施米克已经有一个相当酷的工作,那就是教宇航员如何操作航天飞机.什么能比这个还酷?“从零开始设计一架航天器.”这位参加过世界上唯一的太空建筑研究生学位课程的5名学生之一,今年24岁的工程师说.总有一天,我们将需要在行星外生活和工作,这就是在美国国家航空航天局及其承办商的委托下,世川国际太空建筑研究中心的学生要设计的内容.“与地面建筑相比,这项设计工作需要更多的工程技术诀窍.”美国国家航空航天局的月球居住系统的主管拉里·图普斯解释说,“比如,学生必须了解重力在人体工程学上的影响.”另一个挑战是保护船员免受太空强辐射的影响.学生为地球轨道设计了一个可扩展的充气实验室.他们为火星常设基地的所有组成部分建造了模型,包括居住舱、研究实验室、水耕花园,甚至地面探测车辆.

大学是个游乐场么?如果有幸成为麻省理工学院最热门的新生选修课程的90名幸运生之一,大学也能变成儿童游乐场.每年春天,15个6人团队拿到一个主题和750美元赞助,设计和制造玩具或游戏的原型.过去的发明包括一个轮子的电动滑板和未来派的标签游戏.成型车间可供学生任意使用,创造几乎任何东西.一天结束时,试玩决定成败.整个学期,团队都要提交原型以供孩子们试玩,他们的反应比任何成绩都能说明事情.“我明白了一点.”高年级的迈克尔·斯尼夫利说,“你永远无法预测孩子会用你的玩具做什么.”

如果你想进入海柔·巴顿的课程名单,并最后成为16个幸运的本科生之一,你最好喜欢狭窄空间、高空、黑暗、蝙蝠和被弄得脏兮兮的——这一切仅仅是为了得到细菌.和其他学校整天摆弄显微镜和培养皿的微生物学专业不一样,巴顿实验室学生的学习场所在极端微生物茁壮成长的地方：洞穴.大多数巴顿的学生在离家较近的洞穴,测量地下水污染和研究微生物及洞穴结构之间的联系.在美国国家航空航天局的协助下,有一些学生随着巴顿对这个星球上最长的石英岩洞穴进行探索.这是一个罕见的16千米长、由粉红色和琥珀色砂岩组成的迷宫,位于委内瑞拉的洛力莫高原.研究人员认为洞穴中盛产的微生物,可能为我们了解火星上生物的生活方式提供线索.大多数洞穴由石灰石形成,这是一种碳酸盐岩,但洛力莫高原的岩石,主要成分是硅酸盐,与火星上发现的岩石相同.该小组收集微生物和其他居住在洞穴壁上的奇怪生物.回到实验室里,学生将在不同的条件下观察细菌的行为,并收集信息,以协助美国国家航空航天局寻找外星生命的研究.