回顧國際空間站過去一年進行的研究

Aljazeera中文網

國際空間站是一個先進的科學實驗室，在距離地球400公里高度軌道運行

2021年5月18日

國際空間站以每小時2.7萬公里的速度，在距離地球400公里高度太空中飛行了20多年，除了是一個用於從太空觀測氣候和地球平台之外，國際空間站還包含進行最新科學研究的先進太空實驗室。

在過去的二十年中，國際空間站一直是由於重力而無法在地球上進行科學實驗的理想場所，也是唯一的理想場所。

作為美國、加拿大、俄羅斯、日本、歐盟和世界其他國家和地區不同太空機構共同努力的一部分，國際空間站的宇航員幾乎在零重力下進行了這些測試和實驗。

美國宇航局的宇航員NickHague在日本Kibo實驗室模塊內的生命科學部門進行了細胞實驗（美國宇航局）

為人類服務的研究

這些實驗和研究的目的不僅限於為惡劣太空環境中的生命做好准備，而且在改善地球上人類生活的科學發現中起著重要作用，這些經驗服務於開發和運營新技術、教育活動、生物學、生物技術、地球與空間科學、人類研究、新藥創新和物理學等領域。

國際空間站的研究結果被用於提出新的科學思想，並提出了用於長期太空飛行任務和地面測試的新發現和假設。

對國際空間站實驗的科學數據進行了檢查、修改和發布，並在眾多認可的期刊、會議記錄、技術論文、書籍、專利甚至教育電影和軟件中進行了闡述。

美國宇航局發布了2020年度報告，內容涉及國際空間站進行的科學研究和測試結果，該報告監測了有關這些研究和實驗結果的312多項研究，而這些研究結果在2019年10月至2020年10月期間已經發表在科學期刊上。

包括加拿大航天局（CSA）、歐洲航天局（ESA）和日本航天探索局（JAXA）以及美國宇航局（NASA）和俄羅斯航天局（ROSCOSMOS）以及意大利航天局（ISA）在內的多方共同編寫了這份報告。

宇航員卡倫·尼伯格在國際空間站對“擬南芥”幼苗進行了試驗（美國宇航局）

生物學與生物技術

國際空間站實驗室為生物學實驗提供了一個平台，以探索在接近零重力條件下生物體的複雜反應。

國際空間站配備了各種設備和裝備，用於研究生物系統的探索，從細胞的微生物和生物學特性到多細胞動植物的綜合功能，以下是國際空間站正在進行的生物學和生物技術領域的一部分實驗：

零重力對植物生長的影響

歐洲航天局在哥倫布科學實驗室——對國際空間站做出最大貢獻——進行了重力和光照對產生氧氣以及對植物——這些植物可能成為乘員食物來源——生長的影響實驗。

科學家認為，重力是主要因素，其次是光，來確定植物根系的生長方向。該實驗使用了“擬南芥”（Arabidopsis thaliana）植物的幼苗，由於其生命周期短和遺傳成分少，因此，被認為是“植物試驗小白鼠”。

從地球、月球和火星引力開始，到國際空間站中重力接近零，將幼苗暴露在不同水平的重力下，然後暴露在白光下96個小時，藍光下48個小時，此後，將其凍結以進行地球分析。

對從幼苗中提取的RNA進行分析，並研究了其遺傳序列，以確定哪些因素改變了它們的遺傳表達，以指導目前和將來在太空中使用植物栽培技術的道路。

哥倫布科學實驗室是歐洲航天局對國際空間站最大科學貢獻之一（歐洲航天局）

零重力對致病蛋白的影響

日本宇宙航空研究開發機構研究了近零重力對引起神經退行性疾病的細絲或澱粉樣蛋白原纖維形成的影響，旨在開發新的療法來抑制致病蛋白的形成，從而用於治療和預防帕金森氏症和阿爾茨海默氏症等疾病。

增強藥物治療某些疾病的有效性

美國宇航局贊助了一些制藥公司，以研究“肌肉生長抑制素”藥物的效果，這種藥物負責肌肉質量，以治療長時間暴露於太空中的小鼠出現的肌肉無力和骨骼無力，隨著年齡的增長，這種藥物可以治療諸如肌肉營養不良、骨質疏松和肌肉骨骼無力等疾病。

研究結果表明，“肌肉生長抑制素”是防止太空中壽命延長引起肌肉退化的有效方法。

俄羅斯宇航員安德烈·鮑裏先科進行了呼吸測試（美國宇航局）

人類健康研究

國際空間站的研究旨在研究和確定太空探索對人類健康的危害，例如接近零重力的環境、輻射與太空生活其他方面——例如營養、睡眠和社會關系——之間的關系，旨在開發和測試相關程序，以減少太空生活對宇航員健康的損害。

這些研究結果對於使人類登上月球表面和探索火星的太空飛行任務至關重要，這些研究其中包括：

宇航員貧血

所有宇航員返回地球後都會出現貧血（紅細胞破壞）的情況，自從人類首次執行太空任務以來，就已經觀察到了這一點，但原因尚不清楚。

通過研究過去5年來積累的數據，一項研究發現，體內貧血的第一個可逆轉移完成後，下降後就會發生空間性貧血，由於氣壓和重力的變化，如果你在太空停留的時間越長，貧血越嚴重，返回地球後，要從太空貧血中恢複需要1到3個月的時間。

太空旅行期間的肌肉萎縮

許多宇航員返回地球後會很快失去直立的能力。

最近的一項研究使用了基於近紅外光的激光計數器，檢查了宇航員在太空旅行前後皮膚表面附近血管中的血液流動。

這項研究發現，由於在太空中停留時間較長，下肢血液流動不良，這意味著宇航員必須進行定期體育鍛煉和身體鍛煉來強化康複計劃，以改善腳部血液流動和恢複肌肉力量。

電磁升降機（美國宇航局）

物理學

重力對於我們理解物理學以及建立監視物質行為基本數學模型的建立具有重大影響。

空間站是唯一一個使科學家能夠在沒有重力情況下研究長期物理效應，而沒有對流和沉降等與重力有關過程的複雜性實驗室，這為出現不同物理性質提供了機會，科學家試圖研究這些物理性質以發展物理科學，以及如何控制材料行為以達到不同目的。

工業合金的物理性質

歐洲航天局進行的研究涉及在零重力下使用電磁懸浮劑改進硬化過程來測量工業合金的熱物理性質。

這項研究特別記錄了三種高溫商用合金（鎳基高溫合金）獲得的結果，這些合金廣泛用於渦輪機和其他電力應用中。

在這些結果中，有地球上無法獲得的高分辨率熱物理性質（液體表面張力、粘度、質量密度、比熱容）數據，這些數據對於提高制造效率和產品質量至關重要。

冷原子實驗室將材料冷卻至超水平（美國宇航局）

冷原子實驗室研究

美國宇航局通過冷原子實驗室（Cold Atom Lab），正在通過在氣泡狀結構中創建一種稱為“玻色-愛因斯坦冷凝器”的量子氣體來研究物質的過冷狀態，以回答有關量子力學的問題，這次機會加強了空間站在超冷原子物理學領域中作為研究設施的作用。

最近的一項研究檢查了原子氣體的冷卻和限制作用，以形成“玻色-愛因斯坦冷凝器”，這使得可以在幾乎零重力的情況下在微觀尺度上長期研究量子行為。

科學家首次研究了在沒有重力情況下物質的第五種狀態，這使人們對愛因斯坦的相對論有了前所未有的理解，了解量子氣泡還可以促進下一代傳感器和量子模擬的發展，從而推動了量子計算機的發展。

來源 : 半島電視台中文網