創(chuàng)新勇突破,扶貧志當先
北京航空航天大學 何源
2016年的9月,來自中越邊境廣西崇左市寧明縣的何源來到了心之向往的北京首都,開啟了他在北京航空航天大學的精彩生活,第一次“走出大山”的他對“外面的世界”充滿好奇,他懷揣著對大學生活的美好憧憬,在踏入校門的那一刻便告訴自己要不虛此行,大干一場!
夢開始的地方:北航AERO方程式賽車隊
初入校園,在豐富多彩的百團大戰(zhàn)中,會場一聲賽車的轟鳴震醒了他對創(chuàng)新的渴求。在聽過學長的宣講后毅然加入了北航最大的科技實踐社團——AERO方程式賽車隊,開啟了他參加中國大學生方程式大賽的征程。
中國大學生方程式大賽是中國最高水平的大學生科技競賽之一,每年來自全國200多所高等院校參加,各高校在《中國大學生方程式大賽規(guī)則》的指導和要求下由學生自主設計、制造、裝配和測試一輛賽車,并代表學校駕駛賽車在全國大賽上和其他各個高校進行比拼,同時形成完整的設計報告、成本報告和營銷報告,開展市場化運營方案的比拼。賽車隊提供了將理論知識轉化為工程實踐的平臺,讓每位北航學子有機會把電路圖和數學式子加工成了電路板,把畫法幾何工程圖加工成了機械外殼零部件……理論知識形象化展現,加深了他的工程理解和實踐能力。來自生物與醫(yī)學工程學院的何源連續(xù)四年參加北航賽車隊,從大一大二兩年他課上拿著手術刀解剖實驗,課余拿著電烙鐵學習電路焊接,快速成長為車隊骨干,大二暑假便自主設計完成了一款動力電池充電系統的設計與生產。大三他領導電池組完成了賽車動力電池優(yōu)化設計的同時擔任賽車隊電氣系統總工程師,統籌整車電氣系統的設計工作,兼顧生物專業(yè)學習的同時在課余科技實踐中豐富自我。
在隊四年間,車隊為學校奪回2017年中國大學生方程式大賽全國二等獎、耐久賽第一名、易車專業(yè)大獎,2018年中國大學生方程式大賽全國二等獎、直線加速第一,2019年中國大學生方程式大賽全國二等獎、“蔚來”先進技術獎等多項榮譽。
無數個在工作室奮戰(zhàn)的夜晚,無數次在賽車尾翼中迎接北航的第一縷晨光,何源在一次次處理錯誤和漏洞的辛苦中漸漸總結出了理論知識之外的工程實踐要求,在一次次動手實操中不斷提升作為一名合格工程師的實踐能力和設計水準,更點燃了他對科技創(chuàng)新實踐的熊熊熱情。
挑戰(zhàn)“卡脖子”難題:造我國自己的模擬微重力細胞培養(yǎng)儀
何源在課余時間參加賽車隊的同時,也積極參加到本專業(yè)的科研學習,在大二便加入了孫聯文老師的空間微重力課題組。在一次組會討論中,孫老師提到目前該領域獲得國際公認用于模擬空間微重力環(huán)境的地基試驗平臺主要是美國航空航天局(NASA)研發(fā)的RCCS系統,而學界當時已有消息NASA已研發(fā)了更先進的Gravity Controller三維模擬微重力細胞培養(yǎng)平臺,售價高昂且只能依靠進口,有可能會限制我國未來在該領域的研究,急需設計具有自主知識產權的同類同功能甚至更先進的儀器,何源聽聞便以“初生牛犢不怕虎”的精神向老師毛遂自薦:“我試試?!?/span>
彼時正值大二學年“大創(chuàng)”申請,他幾乎每天往返兩校區(qū)到課題組向老師和師兄師姐請教相關知識、查閱文獻并開始進行自己的獨立設計,卻在項目申請的答辯中因為對生物反應器設計基本要求理解不深,存在過多未考慮的設計難點和設計缺陷被多位評審委員打出了否決票,也讓何源深深認識到自己薄弱的專業(yè)基礎知識并不足以完成這樣一臺綜合性強、復雜度高的生物實驗平臺儀器設計。
但從大山深處多年求學苦海的過去賦予了他打不倒的韌性,當老師問道“這個儀器你還想不想繼續(xù)設計”時,他毅然決然的堅定回道“干!必須繼續(xù)干!不難怎么能說是‘卡脖子’的技術難題,北航人最不怕的就是啃硬骨頭!”收集整理好答辯中每位評委的意見和建議,他在接下來的一年里更加埋頭苦干,思考每一個困難的解決方案。隨著研究的深入,他也意識到如此一套復雜系統的研發(fā)不能靠一個專業(yè)的知識就能獨立完成,于是組建了自己的小團隊,領導分別來自宇航學院、交通學院、航空學院、計算機學院和軟件學院等多個學院的多名本科同學共同攻堅克難。在冬夜的冷風中大家聚集在新主樓的樓道中熬夜通宵查閱資料、計算參數和建模仿真,一同驅車前往京郊加工基地親自加工零配件,用創(chuàng)新的熱情點燃了北京2019年3月乍暖還寒的早春。在一次次激烈討論的推倒又重來后終于在四月成功設計出了第一代樣機,經過進一步優(yōu)化完成了《三維隨機回轉模擬微重力效應耦合剪切力體外細胞培養(yǎng)系統》的項目研發(fā)!
該項目聚焦空間飛行航天員健康防護這一前沿問題,構建了航天生物力學領域第一臺三維隨機回轉模擬微重力效應耦合剪切力體外細胞培養(yǎng)系統(3D-COFFSS)。該系統通過雙軸隨機回轉模擬微重力效應使細胞環(huán)境重力矢量和為零,在回轉的同時由雙注射泵同時工作,配合自主設計的旋轉接頭施加剪切力,實現了空間生物學地基實驗中剪切應力刺激與模擬微重力效應同步施加,與目前美國航天局最新平臺Gravity Controller只能單獨模擬微重力而無法耦合施加剪切力刺激相比,更加接近真實航天員體內環(huán)境,為探索微重力所致生理病理性變化(如失重性骨丟失、血管重建)的發(fā)生機制提供了新的研究技術,實現了我國在該領域實驗技術對國際前沿的“彎道超車”!在課題組孫聯文老師、楊肖老師的指導下,何源與他的“戰(zhàn)友”們也憑借該項目斬獲北航第二十九屆“馮如杯”科技競賽一等獎、第十六屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽全國特等獎等多項獎勵,并已獲批發(fā)明專利兩項,實用新型專利一項,軟件著作權一項,為航天特種醫(yī)學基礎研究和再生醫(yī)學與干細胞研究提供了具有我國自主知識產權的新的航空航天細胞力學加載實驗平臺。
創(chuàng)新永不止步,目前保送攻讀研究生的他堅持響應國家號召,正在繼續(xù)探索生物力學領域的關鍵技術,力求攻克諸如ECMO、CT、MRI等先進醫(yī)療器械國產替代的“卡脖子”難題,為我國研發(fā)更多具有自主知識產權的診斷和治療儀器貢獻自己的力量。