国际空间站迎来龙飞船搭载的新科研设备
发布日期: 2020-03-30
信息来源: 载人航天动态
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3月2日,执行国际空间站第20次SpaceX商业补给任务的龙货运飞船从美国空军卡纳维拉尔角SLC-40平台发射升空,将为空间站配送科学实验物资,包括颗粒泡沫制造、水滴形成、人体肠道和其他先进研究项目所需材料。
1.太空高科技跑鞋
颗粒泡沫成型生产过程是把数千个微小泡沫球压制在一个模具内使其成型。阿迪达斯制鞋公司就是采用这种工艺生产出鞋底和鞋垫之间的功能中底。“提升曲面切割技术的轨道操作”研究观察制模过程中多种颗粒的反应。使用同类型颗粒制成的泡沫中底具有相同特性。通过使用多种类型的颗粒,可以让工程师调整机械特性,从而提升跑鞋的性能和舒适度。去除加工过程中重力因素的影响,可近观加工期间颗粒的移动和位置情况。
调查结果或能凸显微重力研究对改进制造方法的益处,使空间站采用更多商业技术。颗粒泡沫成型过程也许能让包装和缓冲材料等相关行业从中受益。
2.空间站外将新增实验平台
“巴托洛梅奥”(Bartolome)商用实验平台由欧洲航天局(ESA)和空客公司(Airbus)联手打造,连接在欧洲哥伦比亚舱段外。设计意图是为商业和机构用户提供空间站外部的新科研场所,该平台可提供不受遮挡从太空观测地球的视野。该商用实验平台可提供多种任务服务,包括准备有效载荷、发射和安装、任务操作、数据传输和可选择返回地球的技术支持。未来平台可应用于地球观测、机器人科学、材料科学和天体物理学等研究。
Bartolomeo是欧洲第一个在国际空间站上的私营外部平台,为公司和研究机构提供了可在太空中快速方便地开发其项目的独特机会。对接后,加拿大的机械臂将首先将平台移动到目的地并将其固定在那里。随后,两名航天员将在舱外活动期间进行电气安装。新平台的尺寸为2×2.5米,重量为484千克,将通过增加一种带有12个有效载荷槽和3个天线位置的研究平台,扩大国际空间站的可用空间。
3.节约淋浴用水
“微重力下的水滴形成”研究主要使用美国德尔塔水龙头公司的水动力淋浴头技术,研究水滴形成和水流情况。降低淋浴设备的水流速度能节约用水量,但同时也会影响使用效果。重力因素对水滴形成的全部影响暂不知晓,而微重力研究或能改进技术,在节水节能的同时优化性能和用户体验。
此项研究结果也许能在航天器内各种流体的使用上发挥功效,比如从人体排出体液到废水管理、以及使用冷凝水和火箭推进剂的流体。
4.利用芯片研究人体肠道
“利用器官芯片作为研究太空对人体肠道生理影响的平台”研究项目中,使用Emulate生物科技公司研发的人体肠道神经芯片(HiIC)分析微重力和其他太空相关应激因素。在实验室环境中,这种器官芯片(消化道芯片)可研究器官生理学与疾病,允许自动维护,包括在轨造影、采样和存储,还支持地面对下行链路数据进行分子学分析。
深入了解微重力和其他潜在的太空旅行压力源如何影响肠道免疫细胞和易受感染性,有益于在未来长期任务中保障航天员健康,还有利于明确肠道疾病的发病机制,掌握肠道疾病发展规律,并找到地球上治疗此类疾病的可行办法。
5.更好的3D打印技术
未来长期太空旅行中3D打印替换部件和维修设备,可以实现材料和设备的自行组装和修复。微重力下的优化设计和结构组装,还能惠及地球从医药到电子等众多领域。
“热场和电场梯度内颗粒悬浮液的非平衡加工实验”中,设计和组装复杂的三维液溶胶(液体内小颗粒呈均匀分布),并调节温度以控制颗粒密度和行为。自组装胶状结构对设计高级光学材料至关重要,而在3D打印中,颗粒密度和行为的控制对材料的使用尤为关键。微重力能帮助我们探究颗粒形状、晶体对称、密度和其他性状之间的关系。胶体的功能结构或可催生化学能、通信和光电学领域新设备。
6.培育人心脏细胞
“人诱导多能干细胞衍生的心脏祖细胞在微重力下扩增产生心肌细胞”研究项目,检验微重力是否使人诱导多能干细胞(hiPSCs)产生心脏细胞的效率提高。HiPSCs是基因重组后恢复胚胎样多能状态的体细胞,能够产生不同类型的细胞。这意味着hiPSCs能无限生成人体细胞,供治疗目的研究使用。MVP Cell-03试验中,科学家会诱导干细胞生成心脏祖细胞,随后培养这些空间站上的细胞并与地面培养细胞进行分析和比较。
诱导生成的心脏细胞或心肌细胞(CMs)或能帮助治疗航天飞行导致的心血管疾病。有了它们,若地球患者因心血管疾病出现细胞受损或缺失状况,科研人员可替换受损细胞或补充缺失细胞,还能在细胞疗法、疾病建模和药物研发方面发挥作用。(蔡琴、张帆)
(责任编辑:周雁)