PopSci U：全国最酷的七门科学技术课程

您想探索最深的洞穴？设计未来的汽车？发射火箭？不要等到毕业。以下是 10 个大学课程，它们每学分的学习乐趣最大，并且可以帮助您找到理想的工作。

所以你想……寻找火星微生物？

地点：北肯塔基大学巴顿实验室
你将学到：微生物如何在恶劣环境中生存
就业前景：地质学家
典型任务：探索 10 英里长的洞穴，捕捉深处生活的奇异生物

如果你想成为六名幸运的本科生之一，从候补名单中脱颖而出，进入 Hazel Barton 的课程，你最好喜欢狭小的空间、高处、黑暗、蝙蝠和脏兮兮的环境——而这只是为了接触细菌。与其他学校的微生物学专业学生不同，那些学生整天在显微镜和培养皿上忙碌，Barton 的学生在极端微生物繁衍生息的地方研究它们：洞穴。

今年秋天，在美国宇航局的帮助下，巴顿和几名学生将探索地球上最长的石英岩洞穴，这是委内瑞拉罗赖马高原上一个罕见的 10 英里长的粉色和琥珀色砂岩迷宫。洞穴中充满了微生物，研究人员认为这些微生物可以为火星上的生命形态提供线​​索。

大多数洞穴都是由石灰岩（一种碳酸盐岩）形成的。然而，罗赖马的岩石主要是硅酸盐，火星上也有这种岩石。该团队将收集吞噬氮、喷出氨的
微生物和其他生活在墙壁里的奇怪生物。回到实验室后，学生们将观察细菌在不同条件下的行为，收集信息，帮助 NASA 完善对外星生命的搜索。

其他学生，比如大二新生洞穴探险家卡塔琳娜·施耐德，则选择离家较近的洞穴探险，测量地下水污染，研究微生物与洞穴构造之间的联系。“探索地下深处，周围环绕着蝙蝠、美丽的岩层和数十亿种你看不到但知道存在的生物，”她说，“这太棒了。”

所以你想......和水母一起潜水吗？

地点：加州大学默塞德分校道森实验室
您将学到：水母群的进化原因以及它们如何为海洋注入活力
就业前景：海洋生物学家、进化生态学家
典型任务：与太平洋岛屿湖泊中的 1000 万只金色水母一起畅游

今年道森实验室研究生和博士后的日程安排听起来就像是延长的春假，他们将在墨西哥湾、加州海岸和岛国帕劳等地进行水肺潜水、浮潜和快艇运动。但他们要做的工作——试图解释实验室的同名者、进化生物学家迈克尔·道森所说的“海洋暗能量”——绝非小事。

道森和他的学生希望解决世界海洋最令人困惑的问题之一：它们从哪里获得所有的能量。海洋混合是指湍流和洋流重新分配热量并将氮、碳和其他元素从水体的一个部分带到另一个部分的过程。但科学家们已经进行了计算，并且要看到如此程度的混合，海洋必须从某些未知来源获得额外的能量。

水母就是其中一个候选因素。在水母群中，即便是小型动物的移动也可能产生严重影响。帕劳的水母湖是检验这一理论的完美实验室。该湖面积为 12 英亩，大约 15,000 年前被陆地包围，如今是数百万只金色水母的家园。如果动物产生的湍流总量在这里具有足够强的混合效果，那么它可能在海洋中也具有类似的效果。去年，道森的团队及其加州理工学院的合作者在美国国家科学基金会的资助下，首次提出了水母群湍流与海洋能量之间的联系。学生们每天在水中待 6 到 10 个小时，持续数月，与水母一起游泳，测量它们在湖中每天两次迁徙时产生的微小漩涡的速度。这是世界上为数不多的研究人员可以如此接近整个水母种群的地方之一。

所以你想......复兴底特律？

地点：密歇根州底特律创意研究学院交通设计专业
你将学到：如何构建未来交通的原型
就业前景：汽车设计师、公共交通设计师
典型任务：制造一辆可在 2020 年制造的汽车

目前，攻读汽车行业学位似乎有些落后，但 CCS 是现代、菲亚特等公司为其最具前瞻性的概念项目提供赞助的地方。它还培养了比其他任何机构都多的汽车行业设计师；校友包括丰田、通用、日产和梅赛德斯-奔驰部门的设计主管。

去年，现代汽车向老年人发起挑战，让他们设计未来的绿色汽车。陈东设计了一款特别雄心勃勃的汽车：一款空气动力学氢燃料汽车，车轮像风力涡轮机一样。氢燃料电池为四个独立的轮毂安装式电动机提供动力，车轮旋转时，轮辋中心吸入的空气为电动机提供冷却。陈东说：“越凉爽越好。散热可以延长使用寿命并提高效率。”

陈用 3D 建模程序绘制了他的概念车，但学生们也经常制作比例原型。今年，学校新增了交通设计硕士课程，这是全国为数不多的将商务课程与设计相结合的课程之一。

所以你想......走进古代世界？

地点：加州大学圣地亚哥分校 StarCAVE；加州大学圣地亚哥分校沙漠考古实地学校，约旦费南
你将学到：如何在虚拟现实中模拟考古遗址
工作前景：虚拟考古学家
典型任务：发掘约旦铁器时代堡垒的功能

这是劳拉·克劳馥的豪宅中常见的场景：五边形房间投射出公元前 10 世纪一座 57,000 平方英尺堡垒的 3D 虚拟现实模型。StarCAVE 是世界上最先进的虚拟现实房间，拥有 34 台高清投影仪，可在用户周围和下方显示图像，让学生完全沉浸在数据中。使用手持控制器，他们可以穿过建筑物、旋转文物或飞越模型进行鸟瞰飞行。

学生们花了几个月的时间调查和记录约旦的真实遗址，并在三维空间中进行记录。在圣地亚哥，他们使用这些数据来构建整个堡垒的虚拟模型。“这座巨大的堡垒到底是用来做什么的，这是一个大问题，”研究生凯尔·纳布解释说。“我们希望能在 CAVE 中找到答案。”

所以你想......发射大型火箭？

地点：阿拉巴马大学亨茨维尔分校推进研究中心
你将学到：火箭推进系统的未来将由什么组成
就业前景：航空工程师、机械工程师
典型任务：测试新型推进剂的燃烧率

每年，20 名航空和机械工程专业的学生有八个月的时间来设计、建造和发射一枚火箭，使其达到 5,280 英尺的高度。这些不是业余火箭，业余火箭通常飞行高度不到 1,000 英尺（任何更高的高度都需要获得 FAA 许可）。“考虑到 A 型发动机的功率只有 B 型发动机的一半，依此类推，”工程学教授 Marlow Moser 说。“你在公园里发射的火箭是 A 型和 B 型发动机。我们的火箭是 L 型发动机。”

去年的火箭建造了一个重​​ 37 磅、长 8.5 英尺的碳纤维弹丸，弹丸上装有先进的数据收集系统。弹头装有摄像机和航空电子设备，用于记录火箭的飞行路径和其他信息；弹尾装有温度和应变传感器。

学生们将他们的火箭送入 NASA 主办的学生火箭发射竞赛，并向航天局的科学家和工程师提交报告，就像他们是一家争夺合同的公司一样。虽然报告只是一项学术练习，但几名火箭队校友后来继续为 NASA 工作，NASA 的马歇尔太空飞行中心就在 UAH 附近。

“在这里，学生们整天都在玩火和炸药，”莫泽说。“没有什么比这更好了。”

所以你想......设计月球栖息地？

地点：休斯敦大学建筑学院笹川国际空间建筑中心 (SICSA)
你将学到：如何设计和建模航天器、轨道和行星前哨
就业前景：空间建筑师、航空工程师
典型任务：设计一个月球舱，供四名 NASA 宇航员执行为期 28 天的任务

卢克·施密克 (Luke Schmick) 已经有了一份很酷的工作，教宇航员如何操作航天飞机。还有什么能比这更酷呢？这位 24 岁的兼职工程师说，从头开始设计一艘宇宙飞船，他是参加地球上唯一的太空建筑硕士学位课程的五名研究生之一。

有些交通工具将来可能会把我们带到太空，还有一些我们在外星生活和工作所需的一切——这些都是 SICSA 的学生设计的，通常是应 NASA 或其承包商的要求。NASA 月球居住系统负责人、SICSA 校友 Larry Toups 解释说，这项工作需要比地面建筑更多的工程专业知识。“例如，学生必须了解并考虑在六分之一重力下行走的人体工程学影响，”他说。另一个挑战是保护机组人员免受太空强烈辐射的伤害。

对于地球轨道，学生们制定了可扩展、充气实验室的计划。而对于火星，他们为永久基地的所有元素（包括生活区、研究实验室、水培花园，甚至地面探测车）建造了模型（一些是数字的，一些是实物）。

“我们在 NASA 想出的很多东西最终都经过精心设计。这些设计可能可行，但它们很复杂，”Toups 说。“SICSA 的学生倾向于寻找更简单的解决方案，这些设计更容易部署或需要更少的功率。他们让我们以全新的眼光看待事物。”

所以你想......修理世界上最大的发动机？

地点：科罗拉多州立大学发动机和能源转换实验室 (EECL)
您将学到：如何让 2,300 马力的发动机运行得更清洁
就业前景：机械工程师、化学工程师
典型任务：为新型天然气发电机设计激光点火系统

听听科罗拉多州立大学博士后 Sachin Joshi 的说法，如果你没有爬进发动机内部，就不能算真正见过发动机。在 EECL，学生们改造了两层楼高的工业发动机。实验室主任兼创始人 Bryan Willson 表示：“世界上没有其他大学的学生能从事与我们规模相近的工作。”

其中最大的一台是两冲程、440 马力的内燃机，通常用于压缩天然气并将其推入地下管道。实验室成立 17 年来，仅针对此类发动机开发的技术（包括现在无处不在的燃油喷射系统）就已减少了相当于高速公路上 1.2 亿辆现代汽车的氮氧化物排放量。

乔希和他的学生目前正在研究一台重达 17 吨的卡特彼勒天然气发电机，它能够为多达 1,200 户家庭提供电力。公用事业公司希望将这些 1.8 兆瓦的机器连接到城市中心的电网（以节省运输过程中损失的能源），因此它们需要清洁运行。卡特彼勒向 EECL 捐赠了一台。该团队已经创建了一个点火系统，其中激光通过光纤电缆传输到光学火花塞。它比普通点火更有效地燃烧燃料，同时排放更少的氮氧化物。

所以你想......拯救世界

三个学生为世界穷人构思产品的项目

科罗拉多矿业学院人道主义工程

为了获得这门 18 学分的辅修课程，CSM 学生需要选修工程课程，重点解决人道主义挑战，包括地下水测绘和可持续能源系统。该项目的启动部分是为了满足行业对具有文化意识的工程师的需求。在高年级期间，他们有机会参与海外或家附近的人道主义设计项目，例如美洲原住民保留地。最近的一个项目发现了一种在厄瓜多尔农村使用村民可以制造和维护的零件发电的方法。另一个团队在加纳开发了一种移动自行车泵，帮助农民取水灌溉。

宾夕法尼亚州立大学人道主义工程与社区参与

宾州州立大学的项目不仅注重创造产品，还注重创造就业机会。在肯尼亚的一个当前项目中，学生与当地居民合作，用当地作物制造生物柴油，并利用燃料为低成本便携式发电机（也是该项目设计的）供电，为村庄发电。剩余燃料将出售给外部市场，为社区提供稳定的收入来源。

斯坦福大学极致经济实惠的创业设计

这里的学生参加各种研讨班，从焊接、塑料和金属成型到缝纫和金融，然后前往尼泊尔、印度和缅甸等国家，寻找可以解决的当地问题。以 2007 年学生团队设计的婴儿培养箱为例。它针对偏远地区每年出生的 2000 万早产和低体重婴儿，价格仅为 25 美元（标准医院培养箱价格为 20,000 美元）。目前，该培养箱由一家名为 Embrace 的衍生公司开发，它看起来像一个睡袋，但包含一个密封的袋子，里面装满了一种无需使用电源或活动部件即可调节体温的材料。另一家公司 D.light Design 源自 2006 年斯坦福团队，正在用太阳能 LED 灯取代污染严重的煤油灯，为全球 16 亿无法用电的人提供帮助。