3D打印,、模擬星塵......國際空間站迎來新“房客”

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(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。

集成式3D打印機(jī)和回收機(jī)

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(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,�,；厥漳芰ψ層詈絾T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被錯誤解讀，導(dǎo)致人在估計(jì)速度,、距離或方位時(shí)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(shí)，宇航員將使用虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器,，來估計(jì)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(shí)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。

生長蛋白質(zhì)晶體實(shí)驗(yàn) 圖片來源：NASA

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(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(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,。

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)

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,。

來源：科技日報(bào)