國(guó)際空間站迎來新“房客”

　　3D打印、模擬星塵等實(shí)驗(yàn)設(shè)備即將進(jìn)入太空微重力環(huán)境

　　集成式3D打印機(jī)和回收機(jī)

　　EXCISS實(shí)驗(yàn)使用的裝有粉塵的樣本倉(cāng) 圖片來源：法蘭克福大學(xué)

　　生長(zhǎng)蛋白質(zhì)晶體實(shí)驗(yàn) 圖片來源：NASA

　　今日視點(diǎn)

　　太空中獨(dú)一無(wú)二的微重力環(huán)境是科學(xué)家們趨之若鶩的實(shí)驗(yàn)寶地，例如在微重力環(huán)境下運(yùn)行高性能冷原子鐘、進(jìn)行胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)、研究晶體生長(zhǎng)等，都是在地球上難以完成的任務(wù)。

　　11月中旬，諾斯洛普—格魯門—天鵝座再補(bǔ)給10號(hào)航班（CRS-10）將前往國(guó)際空間站。該飛船上搭載的貨物除了數(shù)噸宇航員的補(bǔ)給外，還有不少科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）官網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，這些實(shí)驗(yàn)的范圍囊括3D打印和回收、模擬從星塵中創(chuàng)造天體等，它們只是目前在國(guó)際空間站進(jìn)行的數(shù)百項(xiàng)調(diào)查中的一小部分，盡管領(lǐng)域不同，但其終極目的都是為了人類的福祉。

　　3D打印和回收

　　Refabricator 3D打印機(jī)是首臺(tái)出現(xiàn)在國(guó)際空間站的集成式3D打印機(jī)和回收機(jī)，它能將廢塑料物質(zhì)回收制成高質(zhì)量的3D打印長(zhǎng)絲，使在長(zhǎng)時(shí)間太空任務(wù)中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的制造、維修和回收成為可能。

　　這款設(shè)備有望為深空探索節(jié)省大量成本。回收能力讓宇航員不必?cái)y帶更多物資，要知道目前將一磅貨物送到太空就要花費(fèi)一萬(wàn)美元，省錢的同時(shí)還能騰出更多空間。該技術(shù)目前面臨的挑戰(zhàn)包括質(zhì)量控制和原料的一致性等。

　　這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)由NASA技術(shù)示范辦公室資助，是該辦公室“在太空制造”（ISM）技術(shù)發(fā)展路線圖中的關(guān)鍵一環(huán)。

　　微重力感覺輸入

　　微重力條件下感覺輸入的變化可能會(huì)被錯(cuò)誤解讀，導(dǎo)致人在估計(jì)速度、距離或方位時(shí)出錯(cuò)。“相對(duì)運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺”（VECTION）實(shí)驗(yàn)對(duì)這種情況、人們是否能適應(yīng)長(zhǎng)期任務(wù)中不斷改變的感覺輸入以及這種適應(yīng)在返回地球后如何變化等進(jìn)行了研究。

　　進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，宇航員將使用虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器，來估計(jì)與某個(gè)物體之間的距離、物體的長(zhǎng)度以及物體在空間中的方位。測(cè)試將在宇航員飛行前、飛行中和飛行后進(jìn)行。根據(jù)首席研究員勞倫斯·哈里斯的說法，這項(xiàng)研究的名字來源于一種自我運(yùn)動(dòng)的視覺錯(cuò)覺——相對(duì)運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺。當(dāng)一個(gè)人靜止不動(dòng)但看到周遭的世界正在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況。加拿大航天局（CSA）對(duì)這一研究提供了資助。

　　讓水泥在太空中凝固

　　MVP-Cell 05實(shí)驗(yàn)使用離心機(jī)提供可變的重力環(huán)境，來研究水泥固化的復(fù)雜過程，這是最終在地球之外的天體上制造和使用混凝土的一個(gè)步驟。

　　這些測(cè)試是先前所謂“水泥固化微重力研究”（MICS）的后續(xù)，MICS研究了水泥在微重力下的固化過程。這些研究將幫助工程師更好地了解水泥的微觀結(jié)構(gòu)和材料特性，從而設(shè)計(jì)出更安全、更輕便的太空棲息地，并改善地球上的水泥加工技術(shù)。該調(diào)查由NASA資助。

　　模擬星塵

　　在宇宙形成階段，源于恒星過程的塵埃會(huì)聚集成中等大小的粒子，并最終成為行星、衛(wèi)星和其他天體。但這些過程還存在諸多未解之謎。EXCISS實(shí)驗(yàn)將通過模擬太陽(yáng)系形成早期出現(xiàn)的高能量、低重力條件來尋求答案?？茖W(xué)家計(jì)劃用電流攻擊特殊配方的粉塵，然后研究形成顆粒的形狀和質(zhì)地。

　　首席研究員塔瑪拉·科赫解釋說，這些粉塵由鎂橄欖石（Mg2SiO4）顆粒組成，這些顆粒的直徑與人類的頭發(fā)絲相當(dāng)。鎂橄欖石是許多隕石中的主要礦物，也被稱為寶石橄欖石。國(guó)際空間站國(guó)家實(shí)驗(yàn)室為EXCISS實(shí)驗(yàn)提供了資助。

　　研究晶體生長(zhǎng)以對(duì)付帕金森病

　　CASIS PCG-16實(shí)驗(yàn)將研究在微重力下生長(zhǎng)一種重要蛋白質(zhì)——富含亮氨酸的重復(fù)激酶2（LRRK2）的大晶體，用于回地球分析。這種蛋白質(zhì)與帕金森病的惡化有關(guān)，而且，對(duì)其形狀和形態(tài)進(jìn)行深入研究并最終確定，可以幫助科學(xué)家更好地了解這一疾病的病理學(xué)并開發(fā)更好的療法。在重力作用下生長(zhǎng)的LRRK2晶體太小而且太緊湊無(wú)法研究，這使微重力成為本研究的重要組成部分。

　　更好的氣體分離膜

　　膜是從廢氣中分離和清除二氧化碳從而減少溫室氣體排放最節(jié)能和最具成本效益的技術(shù)之一。CEMSICA實(shí)驗(yàn)將測(cè)試由硅酸鈣（C-S）顆粒制成的膜，這些顆粒的孔徑僅100納米或更小。

　　在微重力環(huán)境下制造這些膜，可以解決在地球上制造它們面臨的一些挑戰(zhàn)，并使科學(xué)家能用更少的能量，研發(fā)出成本更低且更耐用的膜。（記者 劉 霞）

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責(zé)任編輯： 韓家慧