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火星直升机将于2020年前往红色星球,助力生物医学领域各项研究

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外星世界一直是科学迷最关注的话题之一,虽然曾有过诸多的蛛丝马迹,但关于外星是否有和人类相似的生命存在,至今也没有确切答案。关于外星人的存在也引起了不同观点群体之间的争议,要想辨别对错,大概也只有交给时间和科学家们了。外星人的天空是啥样?火星直升机将于2020年前往火星!美国宇航局两年后会有一项特殊任务,对于打开外星世界来说,将是一次全新的探索。对于参与其中的科学家们而言,这也将是一项具有开创性的工作,在其中取得成功将是一件大事,同时也扩大了人类机器人探险家的影响力,就目前而言,这些探险家仅限于外星世界的表面以及远在他们之上的黑暗领域。

临床前成像对于理解身体在健康和疾病状态下如何工作以及描述对生理或环境变化的响应具有重要作用,它能够在器官、组织、细胞和分子水平提供关于疾病原理的重要见解。这些知识指导着新型治疗策略的开发,而后者能够改善患者预后、挽救生命。

趣味探索讯
宇宙中所有天体都在运动,所以每秒30公里绕太阳公转的地球和每秒250公里绕银河系中心公转的太阳没有什么大惊小怪的。不过,一个天体的飞行速度的确让天文学家们大吃一惊,因为它的速度竟是如此之快,从地球往返月球一次只需12分钟。

参与这次任务的是一架自动迷你直升机,它将和火星2020号火星探测器一起飞行。如果一切顺利,它们将于2020年7月发射升空,并于2012年2月降落在火星这片火星。这个时候你是不是已经对参与这次计划的直升机充满好奇?这个矮脚直升机是就像一个精简的技术示范,它可以在火星的大气层中进行短距离飞行。H?vardGrip是火星直升机飞行控制和空气运动力学的领导,他在3月20日的美国宇航局外来太空作战工作组演讲中表示,这个特殊的直升机将为火星上的新型探测打开大门。

2018 年 12 月 16 日,2018 复旦科技创新论坛在上海成功举办,布鲁克 PCI
部门全球总裁 Wulf-Ingo Jung 博士受邀参加了本次大会,并在 2018
功能与高分子影像分论坛上发表了题为《超高场下小动物磁共振成像的研究进展:技术与应用》的精彩演讲。丁香园有幸邀请到
Jung 博士,就 PCI 在生物医疗领域的价值进行阐述。

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PCI 在全球的发展和应用现状

美国科学家通过美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜和美国卡尔G.詹斯基超大阵列发现一颗脉冲星竟以每秒1100公里的速度在银河系中穿越,并且这颗脉冲星还携带了一个长达13光年的尾巴。这样一颗脉冲星不引起科学家的注意都很难了。

这个迷你火星直升机重1.8公斤,它的外观身体大小大概和垒球差不多。别看它如此小巧,但却可以携带一系列航空电子设备和通信设备,这其中包括可充电锂离子电池,一个小型的太阳能电池板,生存加热器,以及导航相机等。Grip(在帕萨迪纳的美国国家航天局喷气推进实验室和加州理工学院)说,随着科学技术的发展,在以后的有一天,我们将会有更先进版本,可以自己探索星球,或者作为漫游者的侦察员,或许就可以使用多架直升机进行区域探索,又或是使用小型直升机前往那些难以到达的地区以及生物敏感区域。

Jung 博士指出,PCI
所涉及的范围非常宽广,从基础科学到应用科学,从生物学、化学、物理学、
医学到他们的交叉学科等等;如今在全球范围内,PCI
的应用价值日益增高。以神经领域为例,该领域的医学技术进展高度依赖于 PCI
的科研成果,尤其是对于许多在老龄化社会中占比很高的神经功能退行性疾病,利用专门的尖端
PCI 仪器能够更快地将科研成果转化为临床诊断应用中。

来自美国宇航局资料显示,这是一颗被称为PSR
J0002+6216的脉冲星,我们姑且将它简称为J0002。J002位于仙后座位置,距离地球约为6500光年,它于2017年首次发现,成为迄今为止23个伽马射线脉冲星中的一员。作为一颗脉冲星,它以每秒8.7次速度旋转,并释放出伽马射线脉冲。

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正如 Jung 博士在大会演讲中所介绍的,超高场 MRI 是布鲁克所能够提供的尖端
PCI 仪器之一。而所谓超高场
MRI,是以更高的场强进行扫描,高磁场强度具有提高信噪比和分辨率以及减少测量时间等独特优势。Jung
博士表示,据预测,达到 20
特斯拉的磁共振成像将在临床领域打开人类疾病的全新视角,虽然有人认为距离临床实现
20 特斯拉 MRI 的应用可能尚需要耗费 10~20 年之久,但目前布鲁克应用于 PCI
的 MRI
已经实现了这一场强,也让该领域各项前沿的临床前研究有了得以开展的可能。

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直升机是通过漫游车和地球上的操作人员们进行沟通,这次任务中的飞行,将在距离火星车100米到1000米(330英尺到3300英尺)的范围之间进行,这样足够远的距离才不会造成碰撞危险,并且也在足够接近通信的范围。因为火星大气层的密度只是地球海平面的1%,所以只要成功便是一项巨大的成就,相当于在地球上飞行的海拔高度为30000米,达到了一般直升机飞行速度的两倍有余。火星直升机有2个转子(1.2米,即3.9英尺),他们将以每分钟24000转的速度旋转,达到了地球直升机叶片的10倍左右。

除了前述超高场 MRI 等更尖端的仪器的研发,目前 PCI
发展的另一个主要趋势是多模式成像,即将不同的成像技术组合成一种仪器。Jung
博士指出,这是因为多模式成像能够将不同成像模式之间的优点整合,在科研和临床方面提供更准确、全面的图像信息,助力研究人员在生物医学领域的项目获得成功。

可能有人对脉冲星的形成不太了解?在这里我就科普一下。当一颗质量是太阳8~30倍的恒星燃料用完后会发生爆炸,即超新星爆发。外层物质因膨胀而被快速抛出,内核则会坍塌成一颗密度非常大中子星。而脉冲星又是中子星中的一种,不同的是,脉冲星能释放出伽马射线脉冲。

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应用领域广、技术领先的布鲁克 PCI 解决方案

此外,科学家还发现了另一种不可思议的现象,起初超新星爆发抛出物质比J0002脉冲星飞行速度要快。不过数千年后,抛出物质与星际尘埃云相互摩擦产生了阻力,速度有所减慢。而J0002脉冲星却一直稳定在飞行。很快就会离开银河系。

这架小型直升机去往火星的途径,是将自己附着在汽车一般大小的2020火星车腹部,他们将一起探索古代火星上的生命迹象,同时将收集到的样品存储起来,以便将来返回地球和完成其他任务。虽然这架直升机上没有配备任何科学仪器,但却拥有高分辨率的彩色成像仪,可以将它拍摄到的漂亮照片返回地球。目前,飞行模型已经建立,并且进行了多次测试。当然了,最终的考验将会在火星上进行。这对于研究围绕和飞行有关的人来说,将是一个非凡的历史性时刻。并且,这将不再局限于火星的天空。美国宇航局正在考虑向Titan发射飞行器着陆器,这项人物被命名为“蜻蜓”,将会我们带回月球上发生的复杂化学反应。

Jung 博士指出,布鲁克能够为广泛的应用领域提供先进的 PCI
解决方案,例如,癌症研究、功能与解剖神经成像、整形外科、心脏成像和卒中模型。

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