太空中的花朵

太空中的花朵

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This colorful zinnia, shown in an image from Jan. 22, 2016, grew aboard the International Space Station as part of the VEG-01 experiment. This investigation assessed the on-orbit function and performance of the Veggie facility, focusing on the growth and development of seedlings in the spaceflight environment and the composition of microbial flora on the plants and the facility. For this run, zinnias were grown for 60 days and produced flowers. Learn more about the Veggie facility and other ways NASA grows plants in space. Image Credit: NASA/Scott Kelly 2016年1月22日的一张图片显示了这种五颜六色的百日草，作为VEG-01实验的一部分，它生长在国际空间站上。这项调查评估了Veggie设施的在轨功能和性能，重点研究了幼苗在航天环境下的生长发育以及植物和设施上微生物菌群的组成。在这次试验中，百日草被种植了60天，并开出了花朵。 了解更多关于Veggie设施和NASA在太空中种植植物的其他方法。 图片来源: NASA/Scott Kelly

来自瑟琳娜·奥南-钱塞勒的固体科学

来自瑟琳娜·奥南-钱塞勒的固体科学

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Astronaut Serena Auñón-Chancellor installs samples for the Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS) experiment aboard the International Space Station (ISS) in this image from Nov. 27, 2018. MICS explored how cement solidified in microgravity, important research for constructing safe space habitats on the Moon or Mars and for improving cement processing on Earth. Dr. Auñón-Chancellor was selected in July 2009 as one of 14 members of the 20th NASA astronaut class. During Astronaut Candidate Training, she spent 2 months in Antarctica from 2010 to 2011 searching for meteorites as part of the Antarctic Search for Meteorites expedition. Most of that time was spent living on the ice 200 nautical miles from the South Pole. Her first flight was to the ISS, where she logged 197…

关于NASA的新矿物尘埃探测器，你需要知道的5件事

关于NASA的新矿物尘埃探测器，你需要知道的5件事

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在这张由Suomi NPP卫星于2018年7月拍摄的图像中，阿拉伯半岛上空盘旋着尘埃。美NASA即将进行的地球表面矿物尘埃源调查（EMIT）将帮助科学家们更好地了解空气中的尘埃在加热和冷却大气中的作用。 影像来源：NASA Earth Observatory 名为EMIT的地球表面矿物尘埃源调查将分析从干燥地区穿过大气层的尘埃，以了解其对地球的影响。 每年，强风将来自地球沙漠和其他干旱地区的10亿吨（相当于10000艘航空母舰的重量）矿物尘埃带入大气层。虽然科学家知道尘埃会影响环境和气候，但他们没有足够的数据来详细确定这些影响是什么，或者将来可能是什么——至少现在还没有。 6月9日，NASA向国际空间站发射的地球表面矿物尘埃源调查（EMIT）仪器，将有助于填补这些知识空白。EMIT最先进的成像光谱仪由该机构位于南加州的喷气推进实验室开发，将在一年内收集全球超过10亿个尘埃源成分测量数据，从而将使科学家们对灰尘在整个地球系统中的影响的理解大大提高。 以下是关于EMIT需要了解的5件事: 1、它将识别来自地球干旱地区的矿物尘埃的组成。 沙漠地区产生了大部分进入大气的矿物尘埃。此外，这些地方非常偏远，科学家们很难在这些广阔的地区手工收集土壤和尘埃样本。 从其位于空间站的位置，EMIT将绘制出世界矿物尘埃源地区的地图。成像光谱仪还将首次提供全球尘埃源的颜色和组成信息。这些数据将有助于科学家了解每个地区的主要尘埃种类，并进一步了解尘埃对当今和未来气候和地球系统的影响。 利用JPL开发的图像光谱仪技术，EMIT将绘制出地球产尘区矿物的表面组成图，帮助气候科学家更好地了解空气中尘埃粒子在加热和冷却地球大气层中的影响。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 2、它将阐明矿物尘埃是加热还是冷却地球。 目前，科学家们不知道矿物尘埃是否会对地球产生累积的加热或冷却效应。那是因为大气中的尘埃颗粒具有不同的特性。例如，一些颗粒可能是深红色的，而另一些可能是白色的。 尘埃颗粒的颜色非常重要，，因为它决定了尘埃是像深色矿物那样吸收太阳能量，还是像浅色矿物那样反射太阳能量。如果更多的尘埃吸收太阳的能量太阳的能量，那么尘埃将使地球变暖，反之亦然。 EMIT将提供一个详细的图片，说明有多少尘埃来自深色矿物和浅色矿物。这一信息将使科学家能够确定尘埃对地球的整体、区域和局部是升温还是降温。 3、它将帮助科学家了解尘埃如何影响不同的地球进程 NASA和JPL的官员监督EMIT科学仪器的振动测试，包括其望远镜和成像光谱仪。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 矿物尘埃颗粒的颜色各不相同，因为它们由不同的物质组成。例如，深红色矿物尘埃的颜色来自铁。尘埃粒子的组成影响着它们与地球许多自然过程的相互作用。 例如，矿物尘埃在云的形成和大气化学中起着重要作用。当矿物尘埃沉积在海洋或森林中时，它可以为生长提供养分，就像肥料一样。当它落在雪或冰上时，尘埃加速融化，导致更多的水流失。对人类来说，矿物尘埃吸入后会对健康造成危害。 EMIT将收集10种重要尘埃的信息，包括含有氧化铁、粘土和碳酸盐的尘埃。有了这些数据，科学家将能够准确评估矿物尘埃对不同生态系统和过程的影响。 4、它的数据将提高气候模型的准确性。 由于缺乏更具体的数据，科学家们目前在气候模型中把矿物尘埃的特征描述为黄色——黑暗和光明的一般平均值。正因为如此，矿物尘埃可能对气候的影响——以及气候可能对矿物尘埃的影响——并没有在计算机模型中得到很好的体现。 EMIT收集的颜色和组成信息将改变这一点。当纳入仪器的数据后，气候模型的准确性有望提高。 5、它将帮助科学家预测未来的气候情景将如何影响我们大气中尘埃的类型和数量。 随着全球气温的上升，干旱地区可能会变得更加干旱，可能导致更大（和更多尘埃）的沙漠。这种情况会在多大程度上发生取决于几个因素，包括气温上升多少，土地利用如何变化，以及降雨趋势如何变化。 通过将EMIT的全球尘埃源组成数据纳入模型和预测，科学家将更好地了解干旱地区的尘埃数量和组成在不同气候和土地利用情景下可能发生的变化。他们还将更好地了解这些变化如何影响未来的气候。 关于任务的更多信息 NASA喷气推进实验室正在开发EMIT，该实验室由加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院为该机构管理。它将从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射到国际空间站，这是SpaceX公司为NASA执行的第25次商业补给服务任务。一旦EMIT开始运行，其数据将被交付给NASA陆地过程分布式活动存档中心（DAAC），供其他研究人员和公众使用。 如欲了解有关该任务的更多信息，请访问： https://earth.jpl.nasa.gov/emit/ 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/5-things-to-know-about-nasa-s-new-mineral-dust-detector

以火救火：新的空间站实验研究太空中的火焰

以火救火：新的空间站实验研究太空中的火焰

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由于研究和标准已经清除了衣服、床和家具中高度易燃的物质，美国人现在在家里比几十年前更安全。NASA在为宇航服和航天器选择材料时，依靠类似的研究和标准来保护宇航员。 但是火在太空中的表现不同。重力和气流的变化会改变它的传播方式，使其更难熄灭。那么，工程师们该如何为只有12人去过的月球或甚至没有人去过的火星设计防火安全住宅呢？他们如何在这些鲜为人知的环境中研究可燃性？ 固体燃料点火与灭火（SoFIE）项目是诺斯罗普·格鲁曼公司向国际空间站进行的第17次货物再补给任务中发射的一组实验，它可能为深入了解太空火灾开辟道路。SoFIE将在空间站的燃烧集成机架上运行，该机架设有一个可以进行安全燃烧实验的腔室。 “由于NASA计划在月球和火星等其他行星体上设立前哨站，我们需要能够在风险最小的情况下生活在那里。”位于克利夫兰的NASA格伦研究中心的索菲项目科学家保罗·费尔库说。“了解火焰如何传播以及材料如何在不同环境中燃烧对未来宇航员的安全至关重要。” NASA宇航员和第远征66号远征队飞行工程师托马斯·马什本对燃烧集成支架进行配置，以开始进行SoFIE实验。 影像来源：NASA SoFIE将帮助NASA为宇航服、太空舱和栖息地选择材料和设计。这些实验还将帮助NASA确定在扑灭火灾或阴燃材料的最佳方法，因为NASA准备走得更远，停留的时间更长。 “在地球上，重力对火焰有着深远的影响，但在太空低重力的情况下，火焰可能会表现得出人意料，可能更危险。”费尔库尔说。 空间站独特的微重力环境使科学家能够研究孤立和不受重力影响的火焰的真实性质。由此产生的数据永远无法在地球上收集，然后这些数据可以应用于数学模型，预测这些材料在月球、火星或其他环境中的燃烧方式。 “SoFIE建立在NASA之前的可燃性研究基础上。”格伦的项目经理劳伦·布朗说。“与其他火焰研究一样，这项研究将深入研究太空中是如何点燃、燃烧和熄灭，这将为人类继续在低地球轨道上空飞行提供基础。” SoFIE由五项研究组成，研究有机玻璃、棉基织物和其他常用航天材料的可燃性。 五项实验 时间驱动火焰蔓延实验将利用薄航天材料研究稳态和非稳态火焰蔓延。改变测试材料的厚度有助于科学家了解火灾何时会蔓延或熄灭。 窄通道设备将测量在厚而平坦的表面上蔓延的火焰，并将结果与​​地球上用于测试航天材料可燃性的设备的结果进行比较。 增长和熄灭极限实验将集中研究在固体球体表面上的火焰生长、衰减和熄灭。这将提高对厚圆形材料内部加热的方式以及球体周围的空气流动如何影响火焰传播的理解。 材料点火和抑制实验由小型燃烧风洞、圆柱形材料样品、辐射加热器、点火器和配套仪器组成。 航天器材料微重力可燃性研究将把地球重力可燃性试验数据与通风微重力条件下的数据联系起来。 虽然SoFIE的目的是研究航天器的防火安全，但实验数据可以帮助提高地球上的防火安全。这些数据将增加现有的知识体系，可以改进筛选测试，以评估用于家庭、办公室、飞机或其他用途的防火材料。 NASA计划在2025年11月之前运行SoFIE，并可能接受在此期间进行更多实验的提议。 NASA科学任务理事会的生物和物理科学部为SoFIE和相关研究提供资金。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/glenn/2022/fighting-fire-with-fire-new-space-station-experiments-study-flames-in-space

Crew-3宇航员与微重力研究一起发射到空间站

Crew-3宇航员与微重力研究一起发射到空间站

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美国国家航空航天局（NASA）的SpaceX Crew-3任务将于10月31日（星期日）搭载SpaceX载人龙飞船将四名宇航员送往国际空间站。这次任务包括三名美国宇航局宇航员——任务指挥官拉贾·查里（Raja Chari）、飞行员汤姆·马什本（Tom Marshburn）和任务专家凯拉·巴伦（Kayla Barron）——以及欧洲航天局（ESA）宇航员马蒂亚斯·莫雷尔（Matthias Maurer），后者也将担任任务专家。 SpaceX Crew-3宇航员（左起）马蒂亚斯·莫雷尔（Matthias Maurer）、汤姆·马什本（Tom Marshburn）、拉贾·查里（Raja Chari）和凯拉·巴伦（Kayla Barron）在加利福尼亚州霍桑的SpaceX总部进行飞行前训练时合影留念。 影像来源：SpaceX 与机组人员一起登上龙飞船的将是400多磅的物资和硬件，其中包括150多磅将用于在空间站上进行实验。下面是一些与他们一起进入低空轨道的研究。 口袋中的航天器导航 智能手机视频导航系统（SVGS）是NASA位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心和位于墨尔本的佛罗里达理工学院合作开发的，即将在空间站上进行测试。SVGS是一种低成本、商业化的先进传感器，旨在实现航天器的自动交会和捕获。该系统使用相机捕捉4点LED信标的图像，并分析捕捉到的图像上发光点的模式，以确定目标相对于相机框架的范围和方向。该系统将使用空间站的Astrobee设施进行部署和测试，该设施使用自由飞行的机器人来测试新技术和软件。如果成功的话，该软件可以在未来用于立方体卫星或其他小型卫星的多航天器编队，展示该技术在其他机器人近距离操作（如交会和对接）中的潜在优势。 智能手机视频制导系统（SVGS）在发射前在地面进行测试。SVGS背后的软件可以在未来用于CubeSats或其他小型卫星的多航天器编队。 影像来源：Marshall Space Flight Center/Florida Institute of Technology “使SVGS对小型卫星应用具有吸引力的关键因素也使其对人类探索任务具有吸引力，在这些任务中，载人飞船需要与各种平台对接。”佛罗里达理工学院的SVGS首席研究员赫克托·古铁雷斯 （Hector Gutierrez）博士说。“用于空间应用的近距离操作传感器的利基目前是开放的。SVGS在空间站上的演示是SVGS发挥这一作用的重要里程碑。” NASA和第65号远征队飞行工程师梅根·麦克阿瑟（Megan McArthur）在国际空间站的基博实验室模块内设置了一个 Astrobee机器人自由飞行器。 影像来源：NASA 更好的太空饮食 太空飞行以多种方式影响人体，包括免疫系统的功能。食物生理学调查记录了饮食改善的效果是否也会改善免疫功能和肠道微生物组，以及这些改善是否可以帮助机组人员更好地适应太空飞行。进一步了解食物在微重力下对生理学的影响可以帮助科学家继续改善航天饮食和机组人员的健康。 前NASA宇航员里斯·卡西迪（Chris Cassidy）在国际空间站上的手套袋中处理生物样本，以确定增强的太空飞行饮食对免疫功能、肠道微生物组和营养状况指标的关键影响。 影像来源：NASA 食物生理学研究的补给硬件将由载人龙飞船和Crew-3宇航员一起发射。一旦进入轨道，宇航员将收集生物样本，为回到地面的科学家提供数据，以继续研究饮食变化如何影响微重力下的生活。 晶莹剔透 统一蛋白质晶体生长（UPCG）计划在第三机组上发射，并在不久后与Crew-2一起返回地球。这项研究的目的是利用这种快速旋转和微重力来生长一批近乎完美的核糖开关RNA纳米晶体，它负责打开和关闭单个基因。一旦登上另一艘载人龙飞船返回，研究人员计划使用X射线自由电子激光（XFEL）快速分析这些纳米晶体。XFEL是一种强大的原子成像技术，允许用户能够制作一部仅持续毫秒的关键过程中发生的结构变化的电影。由于无法在地面上生长足够大的晶体，因此尚未观察到该过程。这一发现可以帮助研究人员更好地了解基因转换的过程，并推进XFEL技术本身，该技术在生物技术和医学上有潜在的应用价值。 为科学监测宇航员健康 航天标准测量（SSM）是一组一致的生物核心测量值，从空间站机组人员身上采集，用于表征在太空生活和工作的影响。标准测量包括生理、心理和化学测量，用于量化飞行前、飞行中和飞行后的机组人员或受试者的健康和表现。这些数据被归档并提供给未来的许多研究，这些研究可以提高对人体如何适应微重力的认识。这个实验的额外补给将与Crew-3一起发射，然后他们将在空间站上参与数据收集工作。 高效的运动 在地球上，我们的肌肉必须不断地与重力作斗争，这使它们能够自然地变得更强壮或保持力量。为了防止肌肉萎缩和在微重力下导致的骨质流失，空间站的宇航员每天都要进行大约两个半小时的锻炼。欧空局的研究EasyMotion希望通过肌肉电刺激（EMS）来提高这种运动的效率，EMS是一种通过施加电脉冲来刺激肌肉的强化技术。EasyMotion将有针对性的运动与使用EMS实现的基本肌肉紧张结合起来，以提高运动的效率。在空间站里，莫雷尔将使用一套专门的与龙飞船上的Crew-3一起发射的EMS套装，以补充他的跑步、骑自行车和力量训练训练计划。 除了在龙飞船上进行飞行实验外，，Crew-3的宇航员还计划在任务期间进行许多其他实验和技术演示。Crew-3对于测试空间站环境控制和生命支持系统（ECLSS）的新升级测试至关重要，包括新安装的厕所、盐水处理组件、二氧化碳洗涤器，以及两个新的氢气传感器，预计将于12月下旬搭乘SpaceX的货运龙飞船抵达。他们还计划测试光纤和手持式生物打印机的打印，并研究混凝土的硬化，这是他们在轨期间200多项调查中的一部分。 参考来源： https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/Crew-3-Launch-to-ISS-Alongside-Microgravity-Research

菜单很重要

菜单很重要

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An army marches on its stomach, the saying goes, and astronauts fly on theirs. The success of any mission relies on plentiful, nutritious, and enjoyable food. A growing body of research on the space station looks at ways to improve the food supply as missions increase in length. Station crew members continue to work on two current food-related investigations. This image was taken during plant harvest from the Veggie production facility for the Veg-04A experiment, part of a series of fresh food experiments that includes HRF Veg. That investigation uses psychological surveys and crew evaluations of the flavor and appeal of plants grown on the space station. Veg-04A will supplement astronauts’ diets with salad greens. Learn more. Image Credit: NASA 俗话说军队靠肚子行军，宇航员靠肚子飞。任何任务的成功都依赖于丰富、营养和美味的食物。随着任务时间的延长，空间站上越来越多的研究着眼于如何改善食物供应。空间站宇航员继续致力于目前两项与食物有关的调查。 这张照片是在Veggie生产设施的植物收获期间为Veg-04A实验所拍摄，该实验是包括HRF Veg在内的一系列新鲜食品实验的一部分。该调查使用心理调查和船员对空间站上种植的植物的味道和吸引力进行评估。Veg-04A将用蔬菜沙拉补充宇航员的饮食。 了解更多。 图片来源：美国国家航空航天局

NASA宇航员描绘了一幅在太空中成功种植植物的画面

NASA宇航员描绘了一幅在太空中成功种植植物的画面

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2021年3月26日，NASA宇航员和第64号远征队工程师迈克尔·霍普金斯（Michael Hopkins）在国际空间站上闻到了正在生长的 “特矮 （Extra Dwarf）”小白菜。这些植物是为Veggie（蔬菜生产系统）研究而种植，该研究旨在探索太空农业，以维持宇航员在未来前往月球或火星的任务。 影像来源：NASA 国际空间站上的宇航员最近吃到了新鲜的绿叶蔬菜，这在很大程度上要归功于第64号远征队的机组人员迈克尔·霍普金斯（Michael Hopkins）的努力。 NASA的SpaceX载人2号任务指挥官带头进行了Veggie实验，最后两项实验在4月13日的收获后结束。VEG-03K和VEG-03L测试了一种新的太空作物 “阿玛拉（Amara） ”芥菜，以及一种以前种植的作物 “特矮”白菜。它们生长了64天，是空间站上生长时间最长的绿叶蔬菜。 作为VEG-03K和VEG-03L实验的一部分，这些植物生长了64天，是空间站上生长时间最长的绿叶植物。 影像来源：NASA 白菜生长了很长的时间，作为繁殖周期的一部分，它开花了。霍普金斯试图超越实验目标，其中包括用一个小画笔给植物的花朵授粉。他是在与肯尼迪中心的马特·罗梅恩（Matt Romeyn）交谈后决定采用这种方法的，马特·罗梅恩是空间作物生产项目的科学家，也是这四项植物实验的科学负责人。他们讨论了多种方案，包括让花朵自花授粉。 载人2号任务指挥官和NASA宇航员迈克尔·霍普金斯用画笔帮助国际空间站上的 “特矮 “小白菜的花朵授粉。 影像来源：NASA “他选择这条路线来确保植物完全授粉，我并不感到惊讶，因为他一直想非常投入，”罗梅恩说。“在他使用画笔之后，我们看到了很高的种子产量。” 这项实验很重要，因为水果作物需要授粉，工作人员需要了解在微重力和最终在重力降低的情况下，授粉过程是如何工作的。今年晚些时候，作为VEG-04实验的一部分，肯尼迪中心将辣椒种子送往空间站，届时水果将很快被送往国际空间站。这些辣椒种子将通过SpaceX的第22次商业补给服务任务飞行，并将在高级植物栖息地生长。蔬菜生产系统也计划在明年进行一项用矮西红柿做的VEG-05实验。 最新实验的多次收获使霍普金斯种植的农产品数量最大化，船员们用这些蔬菜为他们的膳食增加了多样性。霍普金斯把小白菜当配菜吃，叶子浸在一个空的玉米饼包里。他加了酱油和大蒜，把它放在一个小的食物加热器加热20到30分钟。霍普金斯解释说，宇航员一直很喜欢阿玛拉芥菜，“就像生菜卷一样”，它会添加鸡肉、酱油和香醋等配料。 品尝了在太空中种植的阿玛拉芥菜后，霍普金斯在实验记录中写道:“味道很好，而且口感嘎嘣脆。” “这项任务对我们来说已经完成了……在空间站上持续生产作物是以后在近地轨道之外执行任务的一个重要示范，”罗梅恩说。“宇航员们喜欢种植它们，喜欢吃它们，而这些正是我们可以送往月球上长期停留以提供补充营养的作物。我们在空间站和月球上所学到的一切，最终都能在某一天前往火星的途中实现。” 虽然宇航员的预包装食品提供了种类和营养，但新鲜的农作物提供了一个吸引人的补充。霍普金斯说，这些植物是非常受欢迎的“与地球的联系”，这种联系是他利用个人时间成为太空园丁的原因之一。 1月4日，霍普金斯启动了两项实验，VEG-03I和VEG-03J，前者涉及第一次成功的太空植物移植，后者以使用在肯尼迪中心开发的新种子膜为特点。他在2月2日完成了这两个实验。不到一周后，他开始进行VEG-03K和VEG-03L实验。 肯尼迪生命科学学院的植物科学家吉奥亚·马萨（Gioia Massa）说:“他从一开始就是一个巨大的拥护者。”他还补充说，NASA宇航员凯特·鲁宾斯也参与了Veggie实验。“我们有如此充满激情和热情的宇航员，他们非常支持这项研究。” 种植这些作物有时很有挑战性。在VEG-03I期间，含有‘Outredgeous’红罗马菜和‘Dragoon’生菜种子的两个植物枕头的生长速度远比其他植物慢，到收获时也赶不上。在肯尼迪Veggie项目科学家的指导下，霍普金斯从茁壮成长的植物枕头中移植了额外的芽到两个挣扎中的枕头中。科学家们惊喜地发现，微重力似乎有利于植物，为未来的发展铺平了道路。 种植这些作物有时也是一种挑战。在VEG-03I期间，含有’Outredgeous’红罗马菜和’Dragoon’生菜种子的两个植物枕的生长速度远比其他植物慢，到收获时也不会赶上。在肯尼迪中心蔬菜项目科学家的指导下，霍普金斯将生长旺盛的植物枕头上的额外芽苗移植到两个生长速度缓慢的植物枕中。科学家们惊喜地发现，微重力似乎对植物有利，为未来的潜在发展铺平了道路。 此前曾在Veggie中种植过两次的“特矮 ”小白菜，结果都不太好，但这一次却茁壮成长。初中生和高中生也分享了它的成功，他们选择这种植物是超越地球的成长项目的结果。这个以课堂为基础的科学项目与NASA合作，在全国各地的学校测试许多候选植物品种。 马萨说:“这个品种（白菜）是专门送来的，因为学生们测试它后发现它效果非常好。”现在，宇航员们正在种植并享用这种植物。这不是发生在大多数学生身上的事情。他们正在塑造NASA的研究。” 位于华盛顿的NASA总部的NASA科学任务理事会的生物和物理科学部领导了Veggie和APH的发展，并定期要求对它们进行研究调查。 日本太空探索机构(Japan Aerospace Exploration Agency)的宇航员、第64号远征队飞行工程师野口聪一(Soichi Noguchi)与国际空间站上生长的“特矮”白菜合影。 影像来源：NASA 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/nasa-astronaut-paints-a-picture-of-success-growing-plants-in-space

Crew-2宇航员前往空间站进行微重力科学研究

Crew-2宇航员前往空间站进行微重力科学研究

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4月22日地球日，SpaceX Crew-2将搭载4名宇航员前往国际空间站。这四人包括NASA宇航员沙恩·金布罗(Shane Kimbrough)和梅根·麦克阿瑟(Megan McArthur)，以及首次参与商业宇航员项目的两名国际合作伙伴——日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员星出明彦(Akihiko Hoshide)和欧洲航天局(ESA)宇航员托马斯·佩斯奎特(Thomas Pesquet)。 Crew-2在加利福尼亚州霍桑的SpaceX设施进行培训时的照片。从左起，欧空局的托马斯·佩斯奎特，NASA宇航员梅根·麦克阿瑟和沙恩·金布罗，以及JAXA的星出明彦。 影像来源：SpaceX Crew-2宇航员将与第65次远征队的其他成员，美国宇航局宇航员马克·范德·黑（Mark Vande Hei）和俄罗斯宇航局的宇航员奥列格·诺维茨基（Oleg Novitskiy）和彼得·杜布罗夫（Pyotr Dubrov）一起执行为期六个月的任务，在近地轨道上进行科学实验。这项研究的一个重要科学重点是继续进行一系列的太空组织芯片研究。组织芯片是包含多种细胞类型的人体器官的小型模型，这些细胞的行为与它们在体内的行为基本相同。 这些芯片可能使确定安全和有效的治疗方法——药物或疫苗——比标准过程快得多。此外，在太空飞行期间，人体发生的许多变化与地球上衰老和疾病的发生和发展相似，但在微重力下发生的速度更快。科学家们在太空中使用专门的组织芯片来模拟影响人体特定器官的疾病，但这些疾病在地球上可能需要几个月或几年的时间来发展。 组织芯片是组织工程的一个方面，它使用细胞、工程和材料的组合来恢复、维护、改善或替换生物组织。地球上的组织工程需要某种支架来生长，并且最多只能达到1厘米的厚度，或刚刚超过1/4英寸。但是在微重力环境下，细胞不是在扁平的平面上生长，而是可以长成三维的，可以很好地模拟人体组织。 “我们知道，细胞之间相互沟通，这种沟通对于细胞的正常运作至关重要，”国际空间站美国国家实验室的高级项目主任利兹·沃伦（Liz Warren）说。“我们并不完全了解其中的原因，但在微重力环境下，细胞间的交流与地球上的细胞培养瓶中的交流不同。细胞在微重力下的聚集或聚集方式也不同。这些特征使细胞的行为更像它们在体内时的行为。因此，微重力似乎为组织工程提供了一个独特的机会。” 国际空间站国家实验室和美国国立卫生研究院国家转化科学促进中心（NCATS）之间的合作已经将组织芯片送到空间站，以分析微重力对人类健康的影响，并将其转化为地球上的进步。研究人员正在使用组织芯片来研究免疫系统老化、肺免疫反应、肌肉骨骼疾病、肾功能、肌肉丧失或肌少症等。 2020年12月，美国宇航局宇航员凯特·鲁宾斯(Kate Rubins)为Cardinal心脏组织芯片研究项目进行操作。 影像来源：NASA 沃伦解释说，所有的组织芯片调查都要进行两次飞行，其中一些实验在第65次远征期间进行了第二次发射。”第一次飞行是对系统的验证。第二次飞行一般是为了测试一种或多种治疗方法”。 2021年4月2日，NASA和波音公司的工人在佛罗里达州肯尼迪航天中心的空间站处理设施中，将太阳能电池板吊入飞行支持设备。这个长63英尺宽20英尺的太阳能电池板将在今年晚些时候发射到国际空间站。 影像来源：NASA/KSC Crew-2任务的另一个重要元素是通过安装国际空间站展开式太阳能阵列（iROSA）来更新空间站的太阳能系统，iROSA像一个巨大的瑜伽垫一样展开的紧凑型电池板。该技术的开发可以追溯到2009年，受益于美国宇航局的几十个小企业创新研究奖和后来的地面演示。2017年，基本设计在空间站进行了测试，以确定其强度和耐久性。第65号远征队计划在今年夏天开始准备用第一对六个新阵列补充空间站现有的刚性面板。 这张照片显示了从2017年6月开始的太阳能电池板(简称ROSA)的测试。第一批太阳能电池板的新推出设计将在Crew-2发射时送往空间站。 影像来源：NASA 一项在载人龙飞船和Crew-2的研究调查——CHIME，研究了微重力环境下免疫反应抑制的可能原因。微重力可能会导致人体免疫系统发生变化，这可能是长期太空旅行的一个问题。CHIME的调查可以帮助确定免疫系统功能障碍的潜在原因，并找到预防或抵抗免疫系统功能障碍的方法，从而帮助太空旅行者和地球上那些免疫系统受损的人。 机组成员在维护和升级空间站本身的内部和外部、保持自身健康的日常活动以及满满的科学研究（空间站的主要任务）之间保持着难以置信的忙碌。在微重力实验室上增加更多的船员，可以增加用于科学活动的时间。2020年11月，在由宇航员谢尔盖·雷日科夫和谢尔盖·库德-斯维尔奇科夫以及美国宇航局宇航员凯特·鲁宾斯组成的第64号远征队的基础上，增加了Crew-1，即NASA宇航员迈克尔·霍普金斯、维克多·格洛弗和香农沃克以及日本宇宙航空研究开发机构宇航员野口聪一，使用于科学研究和支持活动的时间增加一倍以上。 鉴于空间站对气候研究做出了重大贡献，Crew-2在地球日发射似乎很合适。第65次远征队机组成员与他们之前的许多人一样，通过机组成员地球观测（CEO）项目记录我们的星球。总的来说，机组成员们已经拍摄了超过150万张地球图像，为科学研究做出了贡献，如对夜间人工照明、藻类繁殖和南极冰架破裂的研究。 沙特阿拉伯西北海岸线外的红海水域是大约260种珊瑚礁的家园。这张图片由空间站乘员在2020年11月拍摄，是机组成员地球观测（CEO）项目的一部分。 影像来源：NASA 当Crew-2的成员今年秋天返回地球时，他们将提高图像记录的数量以及在太空中进行科学活动的总时间。随着已经为Crew-3和Crew-4选出了宇航员，这个轨道实验室将继续取得令人印象深刻的成果。 有关每日更新，请关注@ISS_Research、空间站研究和技术新闻或我们的Facebook。如果你想有机会看到你所在城市上空的空间站，请查看Spot the station。 参考来源： https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/crew-2-microgravity-science-space-station

庆祝妇女历史月：最近的女性宇航员们

庆祝妇女历史月：最近的女性宇航员们

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美国国家航空航天局（NASA）和国际空间站（ISS）在妇女历史月（Women’s History Month）对在国际空间站这一在轨实验室进行科学研究的女性们进行庆祝。 截至2021年3月，有65名女性参与了太空飞行任务，包括宇航员、有效载荷专家和空间站参与人员。进入太空的第一位女性是前苏联宇航员瓦伦蒂娜·捷列什科娃（Valentina Tereshkova），她于1963年6月16日乘坐“东方六号”（Vostok 6）飞船进入太空。萨利·莱德（Sally Ride）是进入太空的第一位美国女性，她于1983年6月乘坐挑战者号航天飞机进入太空，执行编号为STS-7的飞行任务。 其他值得注意的第一次： 1984年7月25日，前苏联宇航员斯韦特兰娜·萨维茨卡娅（Svetlana Savitskaya）完成了持续3小时39分钟的舱外活动，实现人类史上第一次女性太空行走。 1992年9月，NASA宇航员梅·杰米森（Mae Jemison）乘坐“奋进号”（Endeavour）航天飞机执行编号为STS-47的飞行任务，成为第一位进入太空的非裔美国女性。 NASA宇航员苏珊·赫尔姆斯（Susan Helms）是第一位登上国际空间站的女性宇航员，是第2号远征队（Expedition 2）成员，任务期限从2001年3月至8月。 NASA宇航局宇航员佩姬·惠特森（Peggy Whitson）是国际空间站历史上的首位女指挥官，她从2008年4月开始指挥为期6个月的第16号远征队（Expedition 16）任务。 太空里女性成员最多的一次记录是一次有4名女性进入太空。2010年，当执行编号为STS-131任务的发现号飞船抵达国际空间站时，有4名女性同时在太空。发现号飞船上的7位机组成员中有3位女性，她们分别是NASA宇航员多萝西·梅特卡夫-林登伯格（Dorothy Metcalf-Lindenburger）、斯蒂芬妮·威尔逊（Stephanie Wilson）和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宇航员山崎直子（Naoko Yamazaki）。当时在太空的另一位女性是在空间站执行任务的NASA宇航员特蕾西·卡德维尔·戴森（Tracy Caldwell Dyson）。 NASA宇航员苏珊·赫尔姆斯（Susan Helms）和同事吉姆·沃斯（Jim Voss）一起创造了单次太空行走的最长时间记录，在舱外活动时间达8小时56分钟。 于2010年4月至9月进行的第24号远征队（Expedition 24 ）任务标志着第一次有两名女性被指派前往空间站执行任务，她们是NASA宇航员香农·沃克（Shannon Walker）和特蕾西·考德威尔·戴森（Tracy Caldwell Dyson）。 2013年的NASA宇航员班，是第一届男女比例均等的班级。 NASA宇航员安妮·麦克莱恩（Anne McClain）是与来自两个不同的飞行任务中的女性成员共同居住在空间站上的首位女性，她们分别是琳娜·奥南-钱塞勒（2018年）和克里斯蒂娜·科赫（2019年）。 2019年10月，NASA宇航员杰西卡·梅尔（Jessica Meir）和克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）完成了首次全女性太空行走。2020年，她们又一起进行了两次太空行走。 自2001年以来，陆续有女性开始参与国际空间站的科学研究，并成为空间站研究项目进展的组成部分。商业载人计划下（Commercial Crew Program）的第二次载人飞行任务，目前暂定将不会早于2021年4月20日（星期二）执行，本次载人飞行任务成员包括NASA宇航员梅根·麦克阿瑟（Megan McArthur），下图中她正位于约翰逊航天中心5号建筑中的运动模拟器。麦克阿瑟在加州大学洛杉矶分校（UCLA）获得航空航天工程学士学位，在加州大学圣地亚哥分校（UCSD）获得海洋学博士学位，并在斯克里普斯海洋学研究所（SIO）开展了相关研究。麦克阿瑟曾在2009年的STS-125任务中担任飞行任务专家，该任务对哈勃太空望远镜进行了修复，成功提高了太空望远镜的能力，至今仍在运行。 关于女性在空间站上进行的科学研究的更多亮点请见以下： 1. 香农·沃克（Shannon Walker），第24/25、63/64号远征队 2020年11月15日，NASA宇航员香农·沃克乘坐SpaceX载人龙飞船进入空间站，是NASA商业载人计划的首批宇航员之一。上图中，她正在进行生物营养素（BioNutrients）实验，探索生产维生素和其他营养物质的方法，以改善宇航员在太空中的饮食。2010年，作为第24/25号远征队成员，沃克在太空中停留了163天。沃克在莱斯大学获得物理学学士学位、空间物理学的硕士学位和博士学位。 她最初在空间站研究计划中负责机器人集成领域的工作，研究航空电子集成和在轨综合问题解决。被选为宇航员候选人之前，她曾在NASA在轨工程办公室（On-Orbit Engineering Office）先后担任副经理和代理经理。 2. 凯特·鲁宾斯（Kate Rubins），第48/49 、63/64号远征队 继2016年在空间站停留了三个月后，NASA宇航员凯特·鲁宾斯于2020年10月再次前往空间站。第一期飞行任务期间，鲁宾斯在国际空间站成功完成微重力条件下的DNA测序，这是生物分子测序仪（Biomolecule Sequencer）实验的一部分。如今，她仍在继续这项研究。上图中，她正在进行实验，使用测序作为一种工具来诊断医疗状况和识别微生物。鲁宾斯在加州大学圣地亚哥分校（UCSD）获得分子生物学学位，并在斯坦福大学医学院获得癌症生物学博士学位。之后，她领导了一个研究非洲病毒性疾病的实验室，并前往非洲进行进一步研究以及监督研究地点。 3.杰西卡·梅尔（Jessica Meir），第61、62号远征队 NASA宇航员杰西卡·梅尔于2019年9月前往到空间站，并于2020年4月返回地球。2019年10月，她与NASA的同事克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）一起完成了首次全女性太空行走。2020年，她们两位又共同进行了两次太空行走。梅尔在布朗大学获得生物学学士学位，在国际空间大学获得空间研究硕士学位，并在加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋研究所获得海洋生物学博士学位。上图中，梅尔正在空间站上为日本水菜浇水，这是“Veg- 04B”实验的一部分。这项研究属于一个阶段性研究项目，旨在解决在太空生产新鲜食物的需求，并重点研究光照质量和肥料对叶状作物的影响。 4. 克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch），第59、60、61号远征队 NASA宇航员克里斯蒂娜·科赫于2019年和2020年在太空微重力环境中持续停留了328天，创下了女性宇航员单次太空飞行时间最长纪录。在飞行任务期间，她进行了数百项实验，包括蛋白质晶体和太空植物的研究。她参与了旨在对未来太空探索任务提供支持的一系列研究，包括研究人体如何适应失重、隔离、辐射和长时间太空飞行的压力。科赫在北卡罗莱纳州立大学获得电气工程和物理学学士学位，以及电气工程硕士学位，她曾在NASA戈达德太空飞行中心高能天体物理实验室工作。在那里，她在几项研究宇宙学和天体物理学的任务中为科学仪器方面做出了积极贡献。科赫曾担任萨摩亚天文台台长，并为“朱诺”（Juno）木星探测器和范艾伦探测器（Van Allen Probes）上用于研究辐射粒子的仪器开发做出了积极贡献。 5.安妮·麦克莱恩（Anne McClain），第57/ 58、59号远征队 NASA宇航员安妮·麦克莱恩于2018年12月至2019年6月进行了她的首次太空飞行，并为“Marrow”实验收集了样本，这是一项关于微重力对骨髓及其产生的血细胞造成的负面影响的长期研究。该研究或将有助于制定策略，以帮助未来的太空探索人员以及地球上长期卧床休息的人免受这些负面影响。麦克莱恩是华盛顿洲斯波坎人，拥有航空航天工程和国际关系硕士学位。她是一名陆军飞行员，拥有中校军衔，在20种不同的飞机上累计飞行超过2000小时。 6. 瑟琳娜·奥南-钱塞勒（Serena M. Auñón-Chancellor），第56/57号远征队 NASA宇航员瑟琳娜·奥南-钱塞勒在微重力科学手套箱（MSG）内进行“AngieX”癌症治疗研究。这项研究或将有助于研发出一种价格公道、效率高的药物检测方法，并有助于开发更安全、有效的血管靶向治疗。2018年6月至12月，她在太空中停留了197天。作为NASA的飞行外科医生，她在俄罗斯待了9个多月，为国际空间站的工作人员提供医疗服务。她在乔治华盛顿大学（GWU）获得电气工程学位，在德克萨斯大学健康科学中心获得医学博士学位，并获得了内部和航空航天医学的董事会认证。 7. 佩吉·惠特森（Peggy Whitson），第5、16、50、51 /52号远征队 NASA宇航员佩吉·惠特森在国际空间站执行三次长期任务期间创造了多项太空飞行记录，其中包括美国宇航员在太空中累计停留时间最长（665天）的记录。她曾是太空行走次数最多的美国宇航员，以及太空行走总时长最多的女性宇航员。她还曾是空间站上的第一位科学官，空间站的第一位女指挥官，以及第一位在两个不同任务中担任空间站指挥官的女性。在她返回地球工作的这段时间，她也是唯一一位担任宇航员办公室主任职务的女性。惠特森在爱荷华卫斯里学院获得生物/化学理学学士学位，在莱斯大学获得生物化学博士学位。上图中，她正在进行“Genes in Space-3”实验，该实验完成了有史以来首次在国际空间站上完成了基因测序的全过程。这项创新使实时识别微生物成为可能，无需将样本送回地球，这是微生物学和太空探索的革命性一步。 8. 萨曼莎·克里斯托弗雷蒂（Samantha Cristoforetti），第42/43号远征队 欧洲航天局（ESA）宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂是进入太空的第一位意大利女宇航员。她在日本实验舱（JEM）进行“SPHERES-Vertigo”实验，该实验使用自由漂浮卫星来对在复杂环境中进行视觉估计和导航的技术进行演示和测试。克里斯托弗雷蒂于2014年11月至2015年6月执行了她的首次飞行任务，并创造了ESA宇航员单次飞行持续时间最长（199天）的记录。克里斯托弗雷蒂被指派至国际空间站执行她的第二次飞行任务，该任务计划于2022年执行，她目前正在为这项任务进行训练。克里斯托弗雷蒂最近参加了“好奇宇宙”（Curious Universe）播客，就空间站上的科学研究进行交流讨论。她在慕尼黑工业大学获得了机械工程硕士学位，并于俄罗斯门捷列夫化工大学进行为期10个月的研究访问期间撰写了一篇关于固体火箭推进剂的论文。她还在那不勒斯费德里克二世大学获得了航空科学学士学位。 9. 埃琳娜·塞洛娃（Elena Serova），第41/42号远征队 俄罗斯宇航员埃琳娜·塞洛娃于2014年9月至2015年3月在国际空间站执行飞行任务，成为驻站的第一位俄罗斯女宇航员。她在俄罗斯手套箱（Glavboks）进行“ASEPTIC ”生物科学实验。这项研究旨在评估研究方法和设备的可靠性及效率，来确保在空间站进行生物学研究的无菌条件。她从莫斯科航空学院毕业后成为了一名测试工程师，并于莫斯科国立仪器制造与信息技术学院成毕业后成为一名经济学家。她还在在俄罗斯“能源”火箭航天公司（Energia Space Rocket Corporation）完成了研究生课程。 10.凯伦·尼伯格（Karen Nyberg），STS-124任务，第36/37号远征队。 NASA宇航员凯伦·尼伯格在空间站的“希望”号实验舱设置多用途小型有效载荷架（MSPR），这是她第二次登上空间站执行太空飞行任务。MSPR可用于多种微重力科学实验和教育活动。2008年，她乘坐“发现”号航天飞机进行她的首次太空飞行，将日本“希望”号实验舱送入国际空间站，成为第50位进入太空的女宇航员。尼伯格是明尼苏达州人。她在北达科他州大学获得机械工程学士学位，在德克萨斯大学奥斯汀分校获得机械工程硕士和博士学位。她研究生时期的研究方向是人体温度调节和实验性代谢测试与控制，具体涉及航天服的温度控制。 11. 苏尼塔·威廉姆斯（Sunita Williams），第14/15，32/33号远征队 NASA宇航员苏尼塔·威廉姆斯和JAXA宇航员星出彰彦（Aki Hoshide）太空行走的场景，从威廉姆斯的头盔上反映出来，这次太空行走持续了6小时28分钟。他们完成了一个总线切换元件（MBSU）的安装工作，并在国际空间站的Canadarm2上机械臂上安装了一台摄像机。威廉姆斯参加了七次太空行走，是国际站的第二位女性指挥官。她也是唯一一个在太空跑马拉松的人。她曾搭乘“亚特兰蒂斯”号航天飞机和“联盟号”载人飞船执行任务，她在下次任务中将搭乘波音CST-100星际客机，这将是波音CST-100星际客机在NASA商业载人计划下的第一次载人飞行。威廉姆斯在美国海军学院获得物理科学学士学位，在佛罗里达理工学院获得工程管理理学硕士学位。作为一名海军飞行员，她在30多种不同的飞机上累计飞行超过3000小时。 12. 凯蒂·科尔曼（Cady Coleman），第26/27号探险队 NASA宇航员凯瑟琳（凯蒂）·科尔曼上凯迪·科尔曼正在进行毛细流动实验（CFE），并进行了“Corner Flow 2”（ICF-2）测试。毛细流动实验观察微重力下流体的流动，特别是毛细现象。科尔曼在麻省理工学院（MIT）获得化学学士学位，在马萨诸塞大学（UMASS）获得聚合物科学与工程博士学位，并被任命为美国空军少尉。作为阿姆斯特朗航空航天医学实验室生理和设备研究的参与者，她创造了几项耐力记录。科尔曼搭乘哥伦比亚号航天飞机，执行了STS-73任务和STS-93任务，花费159天的时间完成了她在国际空间站上的长期任务，并记录了总计4,330多个小时的太空飞行。 13.特蕾西·考德威尔·戴森（Tracy Caldwell Dyson），STS-118任务，第24号远征队 一种用于静脉注射生理盐水的净水系统将使在未来的长时间太空任务中更好地治疗生病或受伤的宇航员成为可能。“IVGEN”实验展示了提供这种能力的硬件。NASA宇航员特雷西·考德威尔·戴森在她于2010年的长期任务中，在空间站的微重力科学手套盒（MSG）中设置了实验硬件。她在加州州立大学富尔顿分校获得化学学位，并在加州大学戴维斯分校获得化学博士学位。在加州大学戴维斯分校，她设计并制造了可变温度超高真空扫描隧道显微镜系统的外围元件。 14. 斯蒂芬妮·威尔逊（Stephanie Wilson），STS-120，STS-121，STS-131任务 NASA宇航员斯蒂芬妮·威尔逊在日本实验舱（JEM）打开了微重力实验研究储物箱II （MERLIN），它为科学实验提供了一个热控制环境，并为从空间站运送样品提供了冷藏存储。威尔逊目前在宇航员办公室担任机组人员任务支持部门的负责人，她在太空中停留了超过42天，乘坐哥伦比亚号航天飞机执行了三次飞行任务。她在哈佛大学获得了工程科学学位，在德克萨斯大学奥斯汀分校获得了航空航天工程硕士学位。威尔逊还曾在2009年、2013年和2017年担任宇航员选拔委员会成员。 欲了解关于空间站工作人员的更多信息请访问https://www.nasa.gov/mission_pages/station/expeditions/index.html。关于空间站上发生的科学的每日更新，请关注@ISS_Research，空间站研究和技术新闻，或官方Facebook。若想查询国际空间站飞过你所在城市上空的机会，可以去Spot the station瞧瞧。 来源： https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/whm-recent-female-astronauts

第一次，我们在太空中创造出了第五种物质状态

第一次，我们在太空中创造出了第五种物质状态

ByNASA中文

这幅艺术概念图显示了6种经过精准调节的激光，用于减慢NASA的冷原子实验室内的原子，冷原子实验室能将原子冷却到接近绝对零度的低温。 图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工 到这个月为止，距离科学家首次创造出第五种物质状态已经过去了25年，这种特别的物质状态完全不同于固体、液体、气体或是等离子体，具有非同寻常的性质。因证实了实验条件下这种物质状态的存在，埃里克·康奈尔（Eric Cornell）、卡尔·威曼（Carl Wieman）和沃夫冈·克特勒（Wolfgang Ketterle）共享了2001年的诺贝尔物理学奖。 而现在，这种物质状态又有了新突破，相关研究（DOI: 10.1038/s41586-020-2346-1）已于近期发表在《自然》（Nature）杂志上。2018年7月，美国航空航天局（NASA）的冷原子实验室（Cold Atom Lab）首次在地球轨道上创造出了物质的第五种状态，也就是玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensate，BEC）。冷原子实验室是国际空间站（InternationalSpace Station）上的一项基础物理设施，它能将原子冷却至非常低的温度，对相应的基本物理性质进行研究，而空间站的环境则为研究提供了在地球上不可能做到的条件。现在，任务团队报告了冷原子实验室启动和运行的详细信息，他们定下了在微重力环境下研究量子世界新特征的长期目标，过程中取得的进展也将一一向公众展示。 你可能意识不到，但实际上量子科学触及了我们生活的方方面面。量子力学是物理学的一个分支，专注于研究原子和亚原子粒子的行为，是包括手机和计算机在内的许多现代技术中多种组件的构成基础，涉及了硅的电子波动特性。 虽然最早的量子现象在一个多世纪以前就被观测到了，但科学家仍在不断学习我们宇宙中这一领域的相关现象。 冷原子实验室由NASA位于南加州的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）所搭建，实验室的科学团队成员戴维·埃夫林（David Aveline）表示：“物理学家其实早就意识到，太空环境可以为这些量子系统的研究提供巨大的优势，甚至可以追溯到第一批玻色-爱因斯坦凝聚态的产生。现在，相关的优势已经有了一些集中的体现，而随着冷原子实验室的持续运行，我们也正在证明，在轨道上日复一日地进行这些长时间的实验会带来很多好处。”   原子是如何被冷却到接近绝对零度的温度，也就是原子应完全停止移动的温度的？NASA冷原子实验室的团队成员对此进行了解释。 视频来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工 逼近最冷 原子的温度越低，它们移动的速度就越慢，研究起来就越容易。像冷原子实验室这样的超冷原子设施，能将原子冷却至比绝对零度高出几分之一度的温度，而如果能达到绝对零度，理论上原子将完全停止移动。 降低原子的温度也是产生玻色-爱因斯坦凝聚态的唯一方法。科学家需要在真空中创造BEC，因此在地球上，原子会被重力作用向下拉并迅速掉落到反应室的底部，观察的时间通常会被限制在不到1秒钟。借助国际空间站的失重环境，BEC可以漂浮在冷原子实验室的内部，就像宇航员能飘在空间站里一样，这就意味着能有更长的观察时间。 不同于固体、液体、气体和等离子体这几种物质状态，BEC并不会自然形成。对量子物理学家而言，它们是一种宝贵的工具，因为在BEC状态下所有原子都具有相同的量子特性，因此，所有原子会共同表现出通常单个原子或亚原子粒子才会显示的特性。也就是说，BEC能让特定的微观特征在宏观尺度上可见。 自2018年以来，冷原子实验室就已经在国际空间站上运行了。完整的互动体验可以在“眼观太阳系”（Eyes on the Solar System）上查看。 图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工 此前的超冷原子实验要么利用探空火箭（sounding rocket），一种仅携带科学仪器进行亚轨道飞行的特殊运载工具，适用于临时观察短时间出现的特殊自然现象和和持续观察某些随时间、地点变化的自然现象；要么将经过特殊设计的实验硬件从高塔顶部释放，以创造出几秒钟或数分钟的失重条件，就像零重力飞机一样。从一开始搭建在空间站起，冷原子实验室已经为科学团队提供了数千小时的微重力实验时间。这让他们得以多次重复实验，并在进行的实验中发挥更大的创造力和灵活性。 冷原子实验室科学团队成员杰森·威廉姆斯（Jason Williams）说：“有了冷原子实验室，科学家可以实时查看他们的数据，并在短时间内对实验进行调整。这种灵活性意味着我们能够快速地获取信息，并及时地解决新问题。” 相比在地球的实验室，太空中的超冷原子设施能够达到的温度也更低。给原子降温的其中一种方法，就是简单地让超冷原子云缓慢扩展，这会使它们逐渐冷下来，没有地球重力将原子拽到地面，这种方法实行起来也会更容易。 更长的观测时间和更低的实验温度都为深入了解原子和BEC的行为提供了机会。在地球上，只有整个房间都装满了专用硬件和高塔的时候，才能实现最冷的温度和最长的观测时间。大小和洗碗机差不多的冷原子实验室还没能打破温度和观测时间的记录，但它的基本性能是最为先进的，将超大型实验室的功能装进了一个小小的空间里。 冷原子实验室科学团队的成员伊森·埃利奥特（Ethan Elliott）说：“我真的认为我们才刚刚开始探索在微重力环境下超冷原子实验可以做到的事。我非常兴奋，非常想看看利用这个特殊的实验室，基础物理学界能获取到什么样的发现。” 冷原子实验室现在已经成功运转了两年，利用一种被称为原子干涉仪（atom interferometer）的新工具，宇航员最近对设施进行了升级，原子干涉仪能用原子来精确测量某些作用力，包括引力。研究团队最近证实，作为第一个在太空中工作的原子干涉仪，它正在按预期正常运转。 埃夫林、威廉姆斯和埃利奥特是《自然》杂志最新研究的主要作者。冷原子实验室由喷气推进实验室设计和搭建，资助来自NASA位于华盛顿州总部的人类探索与运营任务部（Human Explorationand Operations Mission Directorate）太空生命与物理科学研究与应用（SpaceLife and Physical Sciences Research and Applications，SLPSRA）部门，以及位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心（Johnson Space Center）国际空间站计划（International Space Station Program）。 想了解冷原子实验室的更多信息，请访问： https://coldatomlab.jpl.nasa.gov/ 想了解有关冷原子实验室中的原子有多冷的更多信息，请访问： https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7311 想了解冷原子实验室最近升级的更多信息，请访问： https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7660 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasas-cold-atom-lab-takes-one-giant-leap-for-quantum-science