3D打印、模擬星塵......國際空間站迎來新“房客”

太空中獨一無二的微重力環(huán)境是科學家們趨之若鶩的實驗寶地，例如在微重力環(huán)境下運行高性能冷原子鐘、進行胚胎干細胞培養(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)噸宇航員的補給外，還有不少科學實驗設(shè)備。據(jù)美國國家航空航天局（NASA）官網(wǎng)近日報道，這些實驗的范圍囊括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行的數(shù)百項調(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打印機和回收機

3D打印和回收
Refabricator 3D打印機是首臺出現(xiàn)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(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。

這項實驗由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�！跋鄬�運動錯覺”（VECTION）實驗對這種情況、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行了研究。

進行實驗時，宇航員將使用虛擬現(xiàn)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、飛行中和飛行后進行。根據(jù)首席研究員勞倫斯·哈里斯的說法，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(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)晶體實驗 圖片來源：NASA

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(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實驗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。

EXCISS實驗使用的裝有粉塵的樣本倉 圖片來源：法蘭克福大學

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。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(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)進行深入研究并最終確定，可以幫助科學家更好地了解這一疾病的病理學并開發(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(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