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一个侧面贴着哥伦比亚大学标签的黑色立方体被撑开,露出里面的一些电线
卡门有效载荷

2021年12月21日凌晨,一群学生急切地收听 美国宇航局的转播画面 在美国宇航局肯尼迪航天中心观看他们的实验升空. 这是SpaceX的第24次货物补给任务, 这个项目被称为卡门有效载荷, 这代表微重力环境下抗生素耐药性的特征-正在前往国际空间站的途中. 这项努力的目标是研究自然生活在人类体内和身上的两种医学上重要的微生物在太空中的行为. 有了这些信息, 学生们希望在太空旅行中获得抗生素耐药性的关键见解. 
 
这个实验是由哥伦比亚号领导的 SPOCS (学生有效载荷机会与公民科学)团队, 它由20多名本科生和教师顾问组成. 哥伦比亚大学是全国五个大学团队之一,他们被选中接受美国宇航局阀杆空间站的资助来进行实验, 发射有效载荷, 支持K-12学生和公民科学推广.

在太空中呆了几个星期后,卡门号的有效载荷于1月24日返回地球. 当学生们分析实验数据时, 哥伦比亚大学SPOCS队的两名成员——24岁的惠特尼·邓, 软件工程师, 和西奥多·马克西米利安·纳尔逊, 外联负责人和协议生物学家分享他们在这个独特机会上的合作经验,以及为什么跨学科的方法使它如此成功. 
 

一次又一次,我勇敢地直视偏见的眼睛,选择了科学.

惠特尼邓

惠特尼·邓,24岁,计算机科学专业

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惠特尼邓

太空是我的初恋. 在小学操场上混乱的课间休息中,我会静静地坐着,拿着我的那本 空间:视觉百科全书他被超凡脱俗的宇宙照片迷住了. The mysteries of the heavens beckoned to a little girl’s racing imagination; even then, 我觉得这些平面的影像对这些壮丽的星云是极不公平的.

这标志着我一生致力于科学的开始. 这意味着要习惯于成为少数几个“或”中的一个, 有时, 唯一的女人在房间里忍受轻视和偏见. 一次又一次,我勇敢地直视偏见的眼睛,选择了科学. 幸运的是, 在两位杰出女性——卡尔·甘尼尚(Kal Ganeshan)和斯瓦蒂·拉维(Swati Ravi)——的领导下 哥伦比亚太空计划思科(CSI)的SPOCS工程团队, 尽管男性占主导地位, 欢迎我,并很快把我介绍为他们的一员.

作为CSI SPOCS小组有效载荷构建子团队的软件工程师, 我有一个超现实的经历,设计和建造一个全自动的实验有效载荷,它将进入太空! 该实验研究了微重力环境下的抗生素耐药性, 评估我们在资源有限的航天器上抵御致命疾病的最后一道防线的功效,使我们向太空生命迈出关键一步. 我刚上大学第一门计算机科学课的时候,还是个大开眼界的大一新生,并获得了实践经验和一系列技能, 从图像压缩到硬件自动化. 我是在哥伦比亚大学计算机科学系的杰出教师和丰富的目录中初识的, 以及十大电竞游戏综合排名餐厅亲密但迅速扩大的家庭 计算机科学专业 是一个我总能回家的地方吗. 我们紧密结合的十大电竞游戏综合排名CS社区培养学生之间的友情和指导, 在大型工程课程中,这可能是一种孤立的经历,它提供了支持和指导.

这个团队的跨学科性质意味着我们必须在生物学之间找到一种通用语言, 计算机科学, 工程, 以及在子团队之间沟通技术挑战的物理. 我们适应了不断进化的蓝图. 在NASA工程师的指导下, 我们克服了太空旅行特有的新限制和复杂性. 我们从来没有考虑过 位翻转 在计算机科学习题集上由宇宙辐射引起的, 或者火箭发射产生的强烈振动对机械工程项目结构完整性的影响. 

人们普遍认为,男女学生在阀杆领域取得成功的能力并没有内在的差异. 然而,存在着巨大的信心缺口. 以妇女教育为中心的学术机构必须支持科学领域的多样性, 释放当今人才的全部潜力,加速我们迈向更美好的未来. 有着培养最大胆的跨学科女性先锋的辉煌历史与街对面一所著名的工程学院有着密切的联系, 十大电竞游戏综合排名——美国最杰出的女子学院——承诺解放无界, 具有创新精神的女性心灵,引领世界进入一个发现的新时代.

我们已经征服了人类太空飞行. 现在,让我们开始人类“太空生活”的倒计时!
 

参见卡门实验室内部

纳尔逊与当地的高中生交谈

这是在一群同行中进行独立研究的机会,真正体现了成为一名研究科学家的意义.

西奥多·纳尔逊

西奥多·马克西米利安·纳尔逊(Theodore Maximilian Nelson) 24届计算机科学硕士

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西奥·纳尔逊在肯尼迪航天中心前戴着面具自拍
西奥多·纳尔逊在肯尼迪航天中心前

10 … 9 … 8 … 7 … 6 … 5 … 4 … 3 … 2 … 1 … 0 点火,发射! 货运龙飞船将在2021年为国际空间站的宇航员提供最后一次补给.在里面,将近6,NASA飞船上590磅重的货物是一个4磅重的铝盒子, 耳机盒大小, 它的内容对我来说是特别亲近和珍贵的. 我们的有效载荷的发射,代表了数千小时, 更不用说还有很多血, 汗水, 眼泪证明了我们作为一个团队的成功. 

我们将有效载荷定义为完全组装的实验:一个包含每个生物样本的铝盒, 电线, 以及回答当前生物学问题所必需的机械结构. 我是生物小组的一员, 任务是设计一个实验来研究太空中的抗生素耐药性. Our payload contains 25 petri dishes; there are multiple conditions involving bacteria contained within these. 

我们从NASA的五种“医学上重要的微生物”中选择了两种作为我们的研究对象: 金黄色葡萄球菌铜绿假单胞菌. 后者已经在太空中引起疾病:1970年, 阿波罗13号宇航员弗雷德·海斯患上了严重的尿路感染 铜绿假单胞菌. 这两种细菌自然存在于我们身体的微生物群中,因此不能通过额外的清洁或密封措施来消除. 两者都在国际空间站上被发现, 两者都能导致严重的疾病, 尤其是在一起培养的时候. 不像之前的研究, 我们的研究包括观察由这两种细菌组成的混合物种生物膜在太空中的行为.

在国际空间站待了一个月后,我们的有效载荷返回 货物龙 这艘船于1月24日下午4点05分在大西洋着陆.m. ET. 一旦载荷到达哥伦比亚大学, 我们计划通过让航天细菌对抗各种抗生素来评估混合物种生物膜是否比对照更具致病性, 包括青霉素和环丙沙星的类似物. 另外, 我们将用测序技术测量基因组和蛋白质组学的变化,以便在细胞内的分子水平上了解太空飞行造成的变化.

在最近的NASA SpaceX-24媒体电信会议上, 我说话 关于我们的承诺,使我们的实验向更广泛的参与开放-我们总是欢迎新成员, 研究人员, 还有志愿者加入我们. 作为我们的外联负责人,我在确保实现这一目标方面发挥了特殊作用. 期待发射的那一天, 我带领团队去了布朗克斯区的MS302和曼哈顿下城的MS126,让学生们对我们即将推出的和随后的公民科学项目感到兴奋.

研究通常是一种由资深教员或研究员指导的活动. 这些经历无疑是无价的, 这是在一群同行中进行独立研究的机会,真正体现了成为一名研究科学家的意义. 一个人加入了一个终身学习者的群体,一步一步地进步人类的知识.

我要特别感谢我们团队的共同领导, Kalpana Ganeshan’22和Swati Ravi’22, 感谢他们每一步的投入和决心. 我还要感谢NASA、Nanoracks、DreamUP以及我们的教师导师 拉尔斯·迪特里希教授Michael Massimino教授, 以及所有如我们所愿对我们仁慈的人, 导航, 最后推出了卡门.

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写着“科学年”的文字,周围是各种科学用具, 比如烧杯, 齿轮, 还有核符号