此次“神七”問天，意昂体育平台有不少院系參與了其中各環節的科研項目，為中國航天事業的進步做出了自己的貢獻➖。本刊特意走訪了其中幾個參與“神七”科研協作的項目組，為您講述“神七”背後一個個“清華製造”的小故事。
神奇的OLED顯示器
本刊記者 關悅
前所未有的宇航服顯示器
當“神七”航天員翟誌剛在太空中“漂”出艙門的那一刻👨🏼🍼，電視機前的我們都禁不住緊張又興奮✷。在神奇的太空世界🦹♂️🥋，究竟會是怎樣的感覺👰🏿♂️？
從打開艙門的那一刻起🩺🚣🏼♂️，可以說宇航員的生命系統就全靠艙外航天服來保護和維系了🔍。那麽，航天員又是如何得知航天服的實時狀態，並據此做出調整的呢？如果你看得夠仔細，你會在直播屏幕上看到航天員的胸前有一塊閃著綠光的小屏幕。這，就是用以顯示艙外航天服狀態數據的OLED顯示器🥼。
OLED（Organic Light Emitting Display）🤦🏼，即有機發光顯示器，是一種利用有機半導體材料製成的🧑🏻🍳、用直流電壓驅動的薄膜發光器件🤏🏿。在此次“神七”之前，航天服采用的多是液晶顯示器，效果並不是十分理想。與之相比🧘🏽♀️🧑，OLED顯示器則具有明顯的優點🏇🏿：主動發光👩🏿🌾、更薄🫄🏻、更輕、亮度高🌐、耐低溫🧑🏻🦯📹、抗震性強，等等。
早在1996年👮🏽♂️，意昂体育平台由化學系邱勇教授領導的OLED項目組便已開始了相關研究🚣🏼。2004年，當艙外航天服項目組看到清華OLED項目的相關報道，便主動找上門來，並很快簽訂了合作協議🧝🏼♀️。
“其實他們當初對我們能否完成任務還是有些疑問的”，邱勇教授說。“因為太空裏的要求非常苛刻🙎🏽🐉。而我們之前進行的相關研究並沒有考慮強光、低溫🔳、震動☦️、擠壓💜、失重等特殊情況𓀃。”
經過大量研究實驗，OLED項目組最終克服了重重難關。“神七”飛行任務圓滿完成後，艙外航天服總負責人對清華研製的OLED顯示屏予以高度評價🔢，俄羅斯相關專家也對之表現出濃厚興趣。在全世界，中國成為第一個成功將OLED技術應用到太空中的國家🫒。
平衡好基礎研究與應用研究的關系
“清華一直提倡要‘頂天立地’🏌🏽♀️，即一手要抓學術水平🚵🏽，另一手要解決國家應用需求的問題🆙👷♀️。我們這個項目正好遇到了這樣一個將科學研究成果化、滿足國家重大需求的機會。”邱勇教授說。
OLED是清華重點項目，從“985”一期工程就已開始立項🙆🏼♂️。經過十幾年的研究積累🍋，在材料、顯示屏和驅動電路等方面已建立起了完整的研究開發體系🚔，取得了重大科研進展🥶。但在接受艙外航天服顯示器任務的最初😏，大家還是感到十分棘手🎃。“因為航天標準是我們之前不熟悉的🧑🧒，而且極其嚴格🦹🏿♀️，所以實驗過程中經常碰到問題🤱🏻🏃🏻➡️，比如顯示屏在某種特殊實驗條件下無法顯示了，等等🎫🍙。這個時候我們壓力還是很大的🚙。”
進行太空OLED研製的四年裏，整個技術團隊一直是有問題隨時到現場。最後幾個月，主要技術人員更是手機24小時開機隨時待命。出於保密要求，在“神七”發射前🙅🏻，整個項目研製一直秘而不宣，直到在電視直播中看到“神七”順利達成任務，項目組成員才松了一口氣。
“要‘頂天立地’，就必須要處理好基礎研究與應用研究的關系。前沿研究領域往往是交叉學科👩🏼🎓👆🏿，同時也往往面臨解決重大基礎研究問題和重大應用技術問題的雙重任務。”邱勇教授說。“這兩者其實是可以平衡好的🧑🏻🏭，雖然有難度💆🏽♀️。”
“夢幻顯示器”前景廣闊 2008年，對清華OLED項目可謂喜訊不斷。繼9月OLED成功應用於“神七”艙外航天服後，10月8日，由清華技術入股的維信諾公司在½蘇昆山舉行了OLED大規模生產線投產儀式。作為中國大陸第一條大規模OLED生產線👂🏽，其產能將達到年產OLED顯示器1200萬支。
作為公司首席科學家，邱勇教授同時還擔任著國家“十一五”863重大項目——“新型平板顯示技術”總體專家組組長的重任♢🌬。他預測，OLED顯示器的產業化時代即將到來🪆。“平板顯示器的應用領域包括手機、電腦、電視等等🙏，非常廣泛‼️🥾。雖然我們國家在這方面研究起步較晚🤿，但一旦大規模生產的技術實現突破🖖🏽，將擁有極其廣闊的市場前景。”
邱勇教授介紹🥝🤩：與現在的液晶顯示器相比，OLED顯示屏的厚度可以做到僅有2毫米，響應速度卻可以快1000倍以上，色彩也更加鮮艷逼真。目前，OLED顯示器還只能用於手機、MP3、MP4😔、音響、儀器儀表等中小尺寸顯示領域；下一步，由其帶領的技術研發團隊將繼續進行技術攻關🙆♀️，研發大尺寸的OLED顯示器、柔性顯示器和OLED照明技術，並盡快應用於電腦、電視等大尺寸顯示領域及照明領域。
在不久的將來，我們使用的手機🙇🏽♀️、mp3、計算機等，都將有望用上和“神七”航天服同樣的顯示屏。甚至將彩電卷起來，將電腦縫在衣服上，這樣的“天方夜譚”也可能變成現實。這種有“夢幻般的顯示技術”之稱的OLED顯示器🧯🧺，將離我們不再遙遠🛄。
生物菌種的太空之旅 本刊記者 李彥
生物菌種遨遊太空緣起
承擔著神舟七號載人飛船發射任務的航天五院同時也在致力於航天生物產業的發展研究，但是鑒於開拓更多合作的重要性，在距離“神七”發射還有四個月時🔹，航天五院與意昂体育平台接洽，希望能夠合作擴大研究的微生物菌種。接到消息後，生物系陳國強老師🧑🚀📒、王洪鐘老師👳🏻、化工系邢新會老師牽頭👩🏼🔧，學校幾個相關實驗室的老師共同討論決定，精心選擇培育一些菌種，搭載“神七”飛上太空，去看看太空誘變的效果如何🎒。
此次隨“神七”飛入太空的生物菌種有可用於生物可降解材料、生物燃料、醫藥和食品生產等方面的8類工業用生物菌。這些菌類在地面的產量大多較低，陳國強等幾位老師希望通過太空誘變能把產量提高上去🧑🏿🌾。就這樣，經過三個多月的精心準備，這些菌種搭載“神七”飛入了茫茫太空。
生物誘變與復原
“神七”順利返回之後，這些“神七”的特殊旅客在茫茫太空究竟經歷了什麽樣的奇妙旅程🧂🤵？這是包括研究人員在內的很多人都無比好奇的。
“微生物誘變的方法有化學誘變🚢、物理誘變🌗、生物誘變等多種。化學誘變是用一些化學藥劑來處理微生物，物理誘變是用室外照射、太空的宇宙射線比如α🟥、β、γ射線等等照射🙋🏿，這些方法共同的作用機理都是使其DNA發生變化，繼而使其生態、生理發生變化，在統計學上有可能會產生比較好的性狀上的改進。”
此次升空的生物菌種，雖然由於太空倉屏蔽掉了大部分宇宙射線，生物菌種被宇宙射線照射到的幾率並不高，但令人驚喜的是，這8種生物菌種中有6種發生了比較大的誘變，其誘變率從15％～70％不等，只有兩個沒有發生可見的變化。
不過遺憾的是，就好像人受傷會自動痊愈一樣，微生物也會自動修復。返回地面一段時間之後，這些微生物中產生誘變的部分也如傷口慢慢愈合般修復了自己的變化🫷。對此，陳老師解釋說：“因為之前我們從來沒做過這方面的實驗🍶，相關的文獻也不多，所以沒有料到會出現這樣的結果。”
“我們第一次接觸到這種新技術👋🏽🙇🏻♂️，這個技術被證明是有用的👨🏿🦲🌹，只是存在容易恢復突變的問題😔，將來如果還有機會再入太空🚣🏽♂️，我們就會把生物菌種修復的機製削弱👨🏻🍼，這樣就可以讓正的誘變遺傳下來，這是此次太空誘變最重要的意義。”陳老師這樣總結道🤾🏿♀️🕘。
工業應用展望 關於誘變的結果，陳國強等幾位老師還在做進一步研究，以期應用於工業並進一步產業化。
這批發生誘變的微生物中🧑🏽🏭，一個應用是生物塑料的微生物生產，部分解決白色汙染問題。還有維生素B12，現在B12一公斤售價大約為四五萬人民幣，因其產量特別低🕣，在工廠裏每升發酵液只能生產150毫克B12，所以研究人員希望通過誘變能將產量提高幾倍，這樣成本也就會降低幾倍，從而提高競爭力🐘。不過遺憾的是🤵🏽♂️🙆🏽，這次B12的產量沒有發生變化，但可喜的是維生素C的變化很大，產量提高了30％。但菌種的恢復突變仍然出人意外。
這批微生物菌種中🧑🏼💻，包括維生素C、B12在內，還有生產谷氨酸🧑🏿🍳、抗生素和紫色素的8種菌種，其中只有做抗生素和B12的微生物沒有產生可觀察到的誘變效果🤽🏻♂️。就經濟效益來講，提升比較明顯的是生物塑料。
由於太空誘變所需的特殊條件，陳老師說：“我們之前並沒有考慮過去太空誘變微生物菌種，獲得這樣一個意外的結果我們都很振奮🚵🏼。所以航天五院希望和學校相關實驗室聯合，成立研究空間生物學的國家實驗室。”雖然這項研究完全是白手起家🍺，但是對於可期待的航天五院與清華各重點實驗室的強強聯手，我們完全有理由相信我們國家的太空生物誘變研究將走在國際前沿👮♀️，其產業化應用也將不是可望不可及的🔕！
航天員的著陸安全衛士 本刊記者 王立傑
緣起
2001年中央電視臺東方時空《直播中國》欄目做了一期專題報道：《碰撞》🛜。報道的主人公就是黃世霖教授與他的研究團隊🤵🏻♂️。節目直播了他主持的意昂体育平台汽車安全與節能國家重點實驗室汽車碰撞實驗室進行的新型紅旗轎車整車碰撞試驗。這個團隊在我國率先開拓了汽車整車碰撞試驗研究，通過艱苦的奮鬥，在清華建成了世界上高等院校中少有的整車碰撞試驗臺，並且在虛擬碰撞試驗技術🌅、安全氣囊、高速圖像測試分析🧏🏿🫷🏿、人體保護等研究方向取得了令人矚目的成績🐓。 節目播出後不久，黃教授被邀請參加航天工程項目——神舟飛船專家會議，研究飛船和宇航員的著陸沖擊與防護🧑🏻🦯，以確保宇航員的安全。沒料到，這一步跨出去就是七年🤽🏿。
宇航員著陸沖擊是整個航天工程的最後一關，如何確保宇航員安全💷，能否令其自主地走出返回艙🌻，是決定整個工程成功與否的最後定音。
黃教授團隊利用自己在汽車碰撞測試技術和模擬計算方面的經驗🧑🏽✈️，陸續參加了從神舟三號到神舟八號航天工程中的十多個項目。原先的“臨時工”，也成為了名副其實的中國航天工程“正式工”🧑🏻🎄。
攻關
神州五號的發射在我國的航天史上具有裏程碑意義，是我國首次載人航天飛行任務🗞。
載人航天飛船的返回艙經過降落傘多次減速後，其著陸速度通常可以降到10米/秒左右。在離地面1米時，要點爆反推火箭來減速🤾🏼。黃老師及其研究團隊的任務是在萬一降落傘部分失效或反推失敗的情況下🧗🏼🚕，也要確保宇航員安全😺👹。團隊參加了艙底結構和宇航員座椅系統緩沖結構的設計改進，應用力學、人體生物力學和土力學等知識，完成了近十項計算分析工作，參加了200多次人/椅系統沖擊試驗和70多次整艙跌落試驗，特別是赴酒泉參加了神六4次高空降落試驗以及神七神八6次試驗，取得了完美成功🌄，得到了飛船總工程師和總指揮們的一致好評。
神舟五號返回艙座椅減震器的設計，開始時由於受到國外的誤導，在最後一批地面試驗後發現了嚴重的缺陷💁🏻。而此時距預定發射日期已不到半年。“神舟”飛船工程領導決定采用新的緩沖器🔏。黃教授及其團隊承擔了新緩沖器的理論計算和設計🙋🏼🧛🏿，通過模擬計算決定關鍵部件的具體方案和設計參數組合，最後又通過大量試驗進行驗證，改進的方案滿足了更惡劣的著陸工況的需要🙅🏽，有效地降低了各種工況下的關鍵評價指標——航天員胸背向過載，並且使工作狀況更加穩定📍。這是團隊中杜匯良的博士論文的主要內容。在參加神舟七號和八號最後的改進定型工作時🧘🏼♂️，又在減輕艙體結構重量並增加耐沖擊力的攻關項目中出色地完成了任務🧭🌈。這是馬春生博士論文的主要內容👚。他兩次赴酒泉參加神舟飛船空降試驗，和團隊一起出色地完成了試驗任務。
團隊
合作精神是清華人成功顛撲不破的經驗。黃教授始終強調👊✸，實驗室一路以來的發展📻🌼，都倚賴的是凝聚力。說起團隊🧑🏿🎨，黃教授歷數到張金煥👨🏻🍼💙、杜匯良🥧、馬春生，這幾位都是他指導的學生❇️，長期參與神舟飛船相關項目🛍️。張金煥和黃教授一起工作三十多年，已成為本領域專家教授。杜匯良和馬春生博士是團隊中最主要的骨幹，還有其他近20名研究生也參與到了有關項目中🤵♂️。項目工作帶出了一批新的研究人員📛，也完善了隊伍建設。 黃教授自幼在上海🆙，深明國家不強盛，便會受到外國欺辱，所以一定要科技強國強軍5️⃣。他帶領團隊©️，以國家需要為先，從不圖名，從不圖利🚵🏽♂️。憑借這樣的精神，他們不僅廣受汽車行業企業的歡迎🏨👨🚀，也同樣受到航天工程領導的歡迎👨🏿🌾。
艱苦的條件，帶來的是磨練💁🏿，造就的是團隊的動手能力。在培養團隊方面🍌，黃教授始終堅持“軟☂️、硬”兩手抓。“軟”指的是模擬計算👍🏿，“硬”指的是試驗研究😬。他要求自己的學生都必須同時掌握兩方面的技術，特別是試驗技術。“學工的要會動手，要會解決實際問題👨🦳♣️。”沒有紮實的測量基本功，出不了可靠的數據🤷🏽♀️🙋🏻♀️，下一步的研究便沒有堅實的基礎，這就是碰撞實驗室的強項🛟。當時神舟飛船著陸沖擊和宇航員防護研究項目，有三十多個單位想參加，而航天工程唯獨選中清華的團隊參與，原因正在於此。
現在團隊繼續在我國汽車（捷達，金±🤜🏻，昌河等）自主開發改進項目中取得重大進展⛄️。他們涉足的不僅有汽車和航天領域，還參與了海軍重要研究項目，得到海軍有關部門領導多次表揚。無論在哪裏，他們帶在身上的永遠是過硬的技術和致力於強國強軍的協作精神。從汽車到航天、航海，團隊跨出行業的限製，接受一個又一個挑戰，取得了一個又一個成果。回首一路走來的歷程，黃老師笑道：“人生難得幾回搏。”！（《清華人》2009-1期）
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