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國際空間站迎來新“房客”
2018-11-12 08:42:23 來源: 科技日報
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  國際空間站迎來新“房客”

  3D打印、模擬星塵等實驗設備即將進入太空微重力環境

  集成式3D打印機和回收機

  EXCISS實驗使用的裝有粉塵的樣本倉 圖片來源:法蘭克福大學

  生長蛋白質晶體實驗 圖片來源:NASA

  今日視點

  太空中獨一無二的微重力環境是科學家們趨之若鶩的實驗寶地,例如在微重力環境下運行高性能冷原子鐘、進行胚胎幹細胞培養、研究晶體生長等,都是在地球上難以完成的任務。

  11月中旬,諾斯洛普—格魯門—天鵝座再補給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噸宇航員的補給外,還有不少科學實驗設備。據美國國家航空航天局(NASA)官網近日報道,這些實驗的范圍囊括3D打印和回收、模擬從星塵中創造天體等,它們只是目前在國際空間站進行的數百項調查中的一小部分,盡管領域不同,但其終極目的都是為了人類的福祉。

  3D打印和回收

  Refabricator 3D打印機是首臺出現在國際空間站的集成式3D打印機和回收機,它能將廢塑料物質回收制成高質量的3D打印長絲,使在長時間太空任務中實現可持續的制造、維修和回收成為可能。

  這款設備有望為深空探索節省大量成本。回收能力讓宇航員不必攜帶更多物資,要知道目前將一磅貨物送到太空就要花費一萬美元,省錢的同時還能騰出更多空間。該技術目前面臨的挑戰包括質量控制和原料的一致性等。

  這項實驗由NASA技術示范辦公室資助,是該辦公室“在太空制造”(ISM)技術發展路線圖中的關鍵一環。

  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,導致人在估計速度、距離或方位時出錯。“相對運動錯覺”(VECTION)實驗對這種情況、人們是否能適應長期任務中不斷改變的感覺輸入以及這種適應在返回地球後如何變化等進行了研究。

  進行實驗時,宇航員將使用虛擬現實顯示器,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、飛行中和飛行後進行。根據首席研究員勞倫斯·哈裏斯的説法,這項研究的名字來源于一種自我運動的視覺錯覺——相對運動錯覺。當一個人靜止不動但看到周遭的世界正在運動時會出現這種情況。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實驗使用離心機提供可變的重力環境,來研究水泥固化的復雜過程,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)的後續,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構和材料特性,從而設計出更安全、更輕便的太空棲息地,並改善地球上的水泥加工技術。該調查由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,並最終成為行星、衛星和其他天體。但這些過程還存在諸多未解之謎。EXCISS實驗將通過模擬太陽係形成早期出現的高能量、低重力條件來尋求答案。科學家計劃用電流攻擊特殊配方的粉塵,然後研究形成顆粒的形狀和質地。

  首席研究員塔瑪拉·科赫解釋説,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絲相當。鎂橄欖石是許多隕石中的主要礦物,也被稱為寶石橄欖石。國際空間站國家實驗室為EXCISS實驗提供了資助。

  研究晶體生長以對付帕金森病

  CASIS PCG-16實驗將研究在微重力下生長一種重要蛋白質——富含亮氨酸的重復激酶2(LRRK2)的大晶體,用于回地球分析。這種蛋白質與帕金森病的惡化有關,而且,對其形狀和形態進行深入研究並最終確定,可以幫助科學家更好地了解這一疾病的病理學並開發更好的療法。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能和最具成本效益的技術之一。CEMSICA實驗將測試由硅酸鈣(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,並使科學家能用更少的能量,研發出成本更低且更耐用的膜。(記者 劉 霞)

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【糾錯】 責任編輯: 韓家慧
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