空间站研究和技术

在国际空间站上呆了6个多月后，NASA SpaceX Crew-2任务的宇航员们将返回地球。四名机组成员——NASA宇航员谢恩·金姆布罗和 梅根·麦克阿瑟、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宇航员星出彰彦和欧洲航天局（European Space Agency）宇航员托马斯·佩斯凯——将乘坐SpaceX载人龙飞船返回地球。 这些机组成员在轨道实验室中为数百项科学调查和技术演示做出了贡献。这些宝贵的科学研究有助于为人类未来的太空探索任务做好准备，同时为地球上的人类带来众多创新和好处。下面是在Crew-2任务期间完成的一些科学里程碑。 下载本文中所有照片的全分辨率版本。 力量的考验 影像来源：NASA 麦克阿瑟在国际空间站上的生命科学手套箱中进行卡迪纳尔肌肉的研究。随着地球上人们年龄的增长，他们的肌肉质量下降，这种情况称为肌肉减少症。由于这种情况进展缓慢，所以很难找到可能治疗它的药物。宇航员在太空飞行期间也可能经历肌肉质量的损失，但速度要快得多。卡迪纳尔肌肉实验测试了在太空中培养的工程组织是否可以利用这种加速的损失，并支持开发一个模型，在人体临床试验之前快速评估可能的药物。 超声波 影像来源：NASA 佩斯凯使用超声波镊子实验装置。该项目的目标是开发声学镊子，利用声音在微重力下对材料进行远程和非接触操作。超声波束的形状使其能够捕捉物体。通过移动超声波束，可以将物体高精度地移动到新的位置。 地球之眼 影像来源：NASA 当国际空间站在距巴西海岸263英里的大西洋上空绕轨道运行时，金布罗在下面为地球拍照。Crew Earth Observations记录了地球是如何随着时间而变化，从城市增长和水库建设等人为造成的变化到飓风、洪水和火山爆发等自然动态事件。 保持低温 影像来源：NASA 一些科学样本和物资需要低温保存。霍希德与船上一个名为MELFI（国际空间站的零下80度实验室冷冻库）的低温设施合作，安全地储存样本，直到样本返回地球。 寻找火花 影像来源：NASA 了解火在太空中的传播和行为方式对于未来宇航员的安全以及理解和控制地球上的火势至关重要。麦克阿瑟更换了燃烧集成机架内部的组件，该机架能够对空间站上的火焰、燃料和烟尘进行安全研究。在Crew-2的任务中，燃烧研究人员甚至首次在太空中实现了冷火焰。 晶莹剔透 影像来源：NASA 金布罗在美国命运实验室模块中设置了一台显微镜，用于观察和拍摄实时蛋白质晶体生长实验的样品。 这项生物技术研究展示了在微重力下生产高质量蛋白质晶体的新方法，从而有可能开发出更好的药物来治疗地球上的各种疾病，并推动太空商业化。 宇航员观察晶体，报告它们的生长情况，并根据最初的观察结果做出改变。 增强现实技术维修 佩斯凯戴着Sidekick增强现实（AR）护目镜，可在操作期间协助机组人员进行科学实验和轨道维护任务。在第65号远征队任务期间进行的 T2 增强现实（T2AR）项目演示了空间站成员如何使用增强现实来检查和维护对机组人员健康和研究目标至关重要的科学和锻炼设备，而无需地面团队的帮助。了解有关如何在车站上使用AR的更多信息。 这里有辣椒了 影像来源：NASA NASA的植物栖息地-04（PH-04）实验首次在国际空间站上培育辣椒。宇航员们在收获之前对哈奇辣椒进行了大约四个月的照料。宇航员吃了一些辣椒，其余的将被送回地球进行分析。由于发芽和生长时间较长，这个植物试验将是迄今为止在空间站上进行的最复杂的试验之一。这项研究将增加美国宇航局为长期太空任务种植粮食作物的知识。 感知重力 星出彰彦将细胞样本插入空间站的细胞生物学实验设施中。作为细胞重力感应肌肉萎缩研究的一部分，人们正在观察这些细胞如何适应失重状态。研究表明，动物体内的单个细胞可以检测到重力，但它们是如何做到的，在很大程度上还不得而知。JAXA的一项调查——细胞重力感应（Cell Gravisensing），分析了太空飞行过程中细胞应力纤维张力变化的作用。 研究结果可以促进药物的开发，以治疗地球上的肌肉萎缩和骨质疏松症，并有助于预防或治疗宇航员在太空飞行期间经历的肌肉萎缩和骨质流失。 从分子角度看材料 影像来源：NASA 金布罗在流体集成架（FIR）内安装和配置了一个新的高级胶体实验模块。这项工作支持ACE-T9流体物理学研究，该研究使用FIR的光镜模块对胶体（悬浮在液体中的微小颗粒的混合物）进行成像。这组实验不仅帮助科学家们为未来的胶体研究做准备，而且还能深入了解颗粒形状、胶体相互作用和结构之间的关系。对胶体的研究可以使从牙膏到药物的所有领域受益。 研究蠕虫以了解肌肉 影像来源：NASA 分子肌肉实验2（MME-2）使用微小的秀丽隐杆线虫来研究人类在空间的健康变化。在这里，Pesquet将调查安装在哥伦布实验室模块的库比克孵化器内，该孵化器可以创造不同的重力条件来进行测试。MME-2测试了一系列药物，看它们是否能改善太空中的健康状况，可能会为地球上的检测带来新的治疗靶点。 舱内的三只蜜蜂 影像来源：NASA 麦克阿瑟与Astrobee机器人自由飞行器合影，以支持Kibo机器人编程挑战（RPC）。Kibo-RPC允许学生创建程序来控制Astrobee。2021年9月20日，金布罗打开包装，进行健康检查，并在国际空间站上激活了立方体的“皇后”。 这是2019年前往太空实验室后，绿色Astrobee女王第一次在轨道上“醒来”。 水熊虫时间 影像来源：NASA Tardigrades，也被称为水熊虫，拥有在非常恶劣的环境中生存的超能力。了解他们如何忍受极端环境——包括一名宇航员在太空中经历的微重力和高辐射水平——可能会更好地指导保护人类免受长期太空旅行压力的研究。空间站研究“细胞科学-04”可以帮助揭示缓步动物如何做到这一点。 这里星出彰彦在生命科学手套箱内进行这项实验。 追踪微生物 影像来源：NASA 监测空间站上的微生物对于了解轨道实验室的微生物组非常重要。麦克阿瑟从国际空间站内的表面收集微生物样本，用于分析和跟踪“微生物追踪-3”的调查。这项研究可以帮助确定与封闭式居住有关的任何微生物的特征，并预测那些可能对宇航员健康构成威胁的微生物。 棉花种植 影像来源：NASA 金布罗检查了棉花植株的生长情况，以进行“目标改良棉花轨道栽培”（TICTOC）空间植物学研究。在某些胁迫条件下，过度表达某一基因的棉花植株表现出更强的抗旱性，并且比不表达该基因的植株多产出20%的棉花纤维。 这种抗逆性暂时与具有增强的根系系统有关，该系统可以利用更大体积的土壤获取水和养分。TICTOC 研究根系结构如何在幼苗建立的关键阶段影响植物恢复力、水分利用效率和碳固存。 解冻科学 影像来源：NASA 星出彰彦将日本实验舱内的样本解冻，用于JAXA太空胚胎研究，以了解太空环境如何影响繁殖的关键阶段。在执行任务期间，他参与了JAXA的其他一些实验，包括抗萎缩实验，它研究了预防和治疗太空引起的肌肉萎缩和地球肌肉疾病的方法。 随波逐流 影像来源：NASA 在微重力条件下种植植物是可能的，但向根部提供足够的水是一个挑战。为了探索种植太空花园的新选择，植物水管理实验评估了一个水培植物系统。麦克阿瑟帮助测试这个新的水输送系统，这个系统可能会改善全世界缺水地区的农业技术。 360度的太空 影像来源：NASA 想过体验太空漫步吗？国际空间站体验项目试图让你在不去太空的情况下，通过拍摄360度的太空行走，尽可能接近太空。在这里，佩斯凯从日本实验舱的气闸中取出一台三维虚拟现实摄像机。9月12日，这台摄像机拍摄了佩斯凯和星出彰彦的太空行走，以修改国际空间站的4号端口桁架结构，用于未来安装一个推出式太阳能阵列。 返回地球后，Crew-2的宇航员将继续担任人类志愿者研究对象，为推进太空医学和支持未来的载人航天任务提供宝贵的生理数据。 关注@ISS_Research、空间站研究和技术新闻或我们的Facebook，获取每日空间站更新。如欲查看空间站经过您所在的城市的时间，请访问Spot the Station。 参考来源： https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/scientific-journey-on-ISS-crew-2