以下是軌道實(shí)驗(yàn)室的一些研究細(xì)節(jié):
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的3D心臟培養(yǎng)物。這些類器官用于Cardinal Heart 2.0研究，以測(cè)試臨床批準(zhǔn)的藥物是否能減少微重力誘導(dǎo)的心臟細(xì)胞功能變化。Credits: Stanford University
駝背球夾具單腳架包裝運(yùn)輸?shù)絿H空間站。學(xué)生設(shè)計(jì)這些設(shè)備是為了在跟蹤地面目標(biāo)或在空間站內(nèi)拍攝圖像和視頻時(shí)保持相機(jī)穩(wěn)定。Credits: HUNCH
飛行前顯示的CapiSorb可視系統(tǒng)脫氣子系統(tǒng)控制并被動(dòng)運(yùn)輸液態(tài)果糖，同時(shí)加熱液體以驅(qū)除水蒸氣。這項(xiàng)研究證明了利用毛細(xì)管力來控制能夠吸收二氧化碳的液體的一系列特性。基于這些液體的二氧化碳去除系統(tǒng)為空間和地面應(yīng)用提供了更高的效率。Credits: IRPI LLC
這張掃描電子顯微鏡圖像顯示了一種生物膜，它被著色以顯示頭葡萄球菌(圓形橙色旋鈕)的細(xì)胞，這是一種從國際空間站分離出的細(xì)菌物種，嵌入在生物膜基質(zhì)中(較大的藍(lán)色桿狀圖)，是生物膜飛行前實(shí)驗(yàn)的一部分。Credits: German Aerospace Center (DLR)
國際空間站上JAXA·坦波波-4調(diào)查用的硬件。Tanpopo-5繼續(xù)這一系列關(guān)于有機(jī)體如何對(duì)空間暴露做出反應(yīng)的研究，這可能為保護(hù)其他星球免受人類污染以及將外星樣本返回地球的策略提供信息。Credits: NASA
心靈之手
由美國國立衛(wèi)生研究院國家轉(zhuǎn)化科學(xué)中心和國際空間站國家實(shí)驗(yàn)室合作的太空組織芯片項(xiàng)目正在發(fā)送其最后兩項(xiàng)研究報(bào)告。這兩項(xiàng)都是使用組織芯片的心臟相關(guān)研究的第二次飛行，組織芯片是模仿人體器官功能的小型設(shè)備。
樞機(jī)心臟2.0建立在樞機(jī)心臟調(diào)查的基礎(chǔ)上。據(jù)斯坦福心血管研究所的博士后研究員陳愛龍·托馬斯說，這項(xiàng)研究證實(shí)了微重力會(huì)對(duì)工程心肌組織產(chǎn)生不利影響的假設(shè)。“這第二項(xiàng)研究旨在測(cè)試臨床批準(zhǔn)的藥物是否減輕了首次飛行中發(fā)現(xiàn)的異常過程的跡象，”他說。
該研究所所長、首席研究員吳釗燮表示，后續(xù)研究可以更深入地了解主要心臟細(xì)胞類型如何對(duì)太空環(huán)境中的藥物做出反應(yīng)。這種理解可以指導(dǎo)地球上的藥物開發(fā)策略，以更有效地治療心力衰竭等疾病的患者。
第一個(gè)工程心臟組織研究尋找細(xì)胞和組織水平的變化，這些變化可以提供心臟病發(fā)展的早期指標(biāo)。
工程心臟組織-2測(cè)試新療法是否能防止這些負(fù)面影響的發(fā)生。這項(xiàng)研究有助于預(yù)測(cè)和預(yù)防心血管風(fēng)險(xiǎn)，并導(dǎo)致保護(hù)未來太空探險(xiǎn)者的對(duì)策。因?yàn)樾难芟到y(tǒng)對(duì)微重力的反應(yīng)類似于地球上與年齡相關(guān)的疾病，這些研究也可以幫助地面上有患心臟病風(fēng)險(xiǎn)的患者。
這些研究都采用了由生物服務(wù)空間技術(shù)公司開發(fā)的適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)硬件。
“我們已經(jīng)能夠開發(fā)或修改硬件，并擴(kuò)大軌道上可以支持的項(xiàng)目類型，”生物服務(wù)器主任斯蒂芬妮·康特里曼說。“組織芯片實(shí)驗(yàn)真正打開了各種研究的大門，在那之前，人們認(rèn)為在空間站上進(jìn)行這些研究是不可能的。它允許更復(fù)雜的科學(xué)，并可以激勵(lì)其他研究人員思考什么是可能的。”
穩(wěn)定形象的學(xué)生創(chuàng)新
高中生與NASA聯(lián)合創(chuàng)建硬件(HUNCH)計(jì)劃，使學(xué)生能夠在應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)技能的同時(shí)為NASA制造真實(shí)世界的產(chǎn)品。HUNCH Ball Clamp單腳架測(cè)試一個(gè)平臺(tái)，以保持相機(jī)穩(wěn)定，同時(shí)跟蹤地面上的目標(biāo)或在空間站內(nèi)拍攝圖像和視頻。該設(shè)備將相機(jī)連接到空間站的扶手上，可以使宇航員的攝影操作更加容易和快速，并有可能支持地球上的攝影應(yīng)用。
來自Cypress Woods高中、Clear Creek高中和Conroe高中的學(xué)生參與了該項(xiàng)目。
“我經(jīng)歷的亮點(diǎn)是經(jīng)歷整個(gè)工程設(shè)計(jì)過程，最終實(shí)現(xiàn)個(gè)人的長期目標(biāo)，”賽普拉斯伍茲高中的尚恩·約翰遜說，他設(shè)計(jì)了球夾上使用的指旋螺釘。約翰遜在高中的第一天就聽說了預(yù)感計(jì)劃，并決定去空間站拿些他自己做的東西。“在接下來的幾年里，我愛上了從一個(gè)想法開始，然后頭腦風(fēng)暴，原型，不斷調(diào)整，直到留下一個(gè)完美的產(chǎn)品的過程。當(dāng)我接到我的硬件獲準(zhǔn)飛行的電話時(shí)，我簡直欣喜若狂。”
HUNCH flight配置項(xiàng)目經(jīng)理Mike Bennett指出，該項(xiàng)目為學(xué)生提供了許多領(lǐng)域的真實(shí)世界體驗(yàn)，如設(shè)計(jì)和制造，并讓他們體驗(yàn)了從一個(gè)想法到通過各種迭代創(chuàng)建精制成品所需的零件的項(xiàng)目。
吸收二氧化碳
CapiSorb Visible System (CVS)演示了用毛細(xì)管力代替重力來控制可以吸收二氧化碳的液體。毛細(xì)管力是液體和固體的相互作用，可以將液體吸到一個(gè)窄管中，就像水浸泡在紙巾中一樣。
“使用液體吸附劑捕捉二氧化碳在地球上很好，但在微重力下，這是一個(gè)挑戰(zhàn)，”合作研究員格雷斯·貝蘭西克說。“這個(gè)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)以連續(xù)液體流動(dòng)回路的形式在微重力環(huán)境下提供液體控制和被動(dòng)運(yùn)輸。”
來自實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以直接為未來載人登月和火星任務(wù)設(shè)計(jì)新的二氧化碳清除系統(tǒng)。
“探索任務(wù)需要可靠、重量輕、體積小的生命支持系統(tǒng)，”合作研究員馬克·韋斯洛格爾說。“像這樣的系統(tǒng)拓寬了生命支持設(shè)備在簡化方向上的技術(shù)選擇，這可以在不犧牲性能的情況下減少維護(hù)、維修和更換零件的需要。CVS建立在對(duì)空間站上的大尺度毛細(xì)現(xiàn)象的多年基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，這些研究無法在地球上進(jìn)行。”
驅(qū)逐生物膜
歐洲航天局(ESA)正在進(jìn)行的生物膜研究檢查了稱為生物膜的微生物聚集的形成，并測(cè)試了太空飛行中不同金屬表面的抗菌性能。
“生物膜實(shí)驗(yàn)包括三次飛行，在三種不同類型的具有和不具有抗菌特性的金屬表面上測(cè)試三種不同的細(xì)菌物種，”項(xiàng)目科學(xué)家Katharine Siems說。"每次飛行都有不同的細(xì)菌、金屬類型、表面形貌和重力條件的組合."
首席研究員Ralf Mö ller指出，在載人航天任務(wù)中，微生物污染是不可避免的，因?yàn)槲⑸锸墙】等梭w不可或缺的一部分。“這些微生物可以擴(kuò)散到航天器內(nèi)部的地方，在那里它們可以形成生物膜，”穆勒說。“這些生物膜會(huì)導(dǎo)致生物污垢和腐蝕，這對(duì)敏感設(shè)備構(gòu)成威脅，特別是在較長的太空任務(wù)中。”
這項(xiàng)研究可以促進(jìn)對(duì)不同重力條件下生物膜如何形成的理解，并支持開發(fā)將航天器內(nèi)微生物污染降至最低的材料。抗菌表面也可應(yīng)用于醫(yī)院、公共設(shè)施和地球上的工業(yè)。
太空生活
Tanpopo-5是JAXA(日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu))的一項(xiàng)調(diào)查，研究抗輻射微生物、苔蘚孢子和包括氨基酸在內(nèi)的生化化合物對(duì)空間暴露的反應(yīng)。在隕石等地外天體中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了氨基酸，它們可能是地球上生命的前身。Tanpopo-5是在四個(gè)早期實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行的，這些實(shí)驗(yàn)旨在深入了解生物體對(duì)空間暴露的反應(yīng)。
“今天，地球的臭氧層屏蔽了大部分紫外線輻射，但太空環(huán)境可以被視為原始地球的一個(gè)模型，”福岡理工學(xué)院的首席研究員哈吉·塔米說。“空間站提供了一個(gè)可訪問的曝光設(shè)施，在那里我們可以獲得與太陽紫外線輻射相同的寬光譜，以及宇宙和紫外線輻射在太空中的結(jié)合。”
這些調(diào)查可以為保護(hù)其他星球免受人類污染以及將其他星球的樣本安全返回地球的策略提供信息。Tanpopo-5可以洞察地球生命是否可以在太空中生存，并幫助科學(xué)家了解引發(fā)地球生命的關(guān)鍵成分。研究結(jié)果也可能有助于支持農(nóng)業(yè)活動(dòng)和人類在月球和火星活動(dòng)的行星隔離策略。
作者:探索
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