國際空間站迎來新“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 圖片來源:法蘭克福大學(xué)
生長蛋白質(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號航班(CRS-10)將前往國際空間站。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)美國國家航空航天局(NASA)官網(wǎng)近日報道,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)是首臺出現(xiàn)在國際空間站的集成式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打印長絲,使在長時間太空任務(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?;厥漳芰ψ層詈絾T不必攜帶更多物資,要知道目前將一磅貨物送到太空就要花費(fèi)一萬美元,省錢的同時還能騰出更多空間。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被錯誤解讀,導(dǎo)致人在估計速度、距離或方位時出錯。“相對運(yùn)動錯覺”(VECTION)實(shí)驗(yàn)對這種情況、人們是否能適應(yīng)長期任務(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,宇航員將使用虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器,來估計與某個物體之間的距離、物體的長度以及物體在空間中的方位。測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)動的視覺錯覺——相對運(yùn)動錯覺。當(dāng)一個人靜止不動但看到周遭的世界正在運(yùn)動時會出現(xiàn)這種情況。加拿大航天局(CSA)對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步驟。
這些測試是先前所謂“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。國際空間站國家實(shí)驗(yàn)室為EXCISS實(shí)驗(yàn)提供了資助。
研究晶體生長以對付帕金森病
CASIS PCG-16實(shí)驗(yàn)將研究在微重力下生長一種重要蛋白質(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。在重力作用下生長的LRRK2晶體太小而且太緊湊無法研究,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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