作者：張田（中國航天員科研訓練中心）
文章來源於科學大院公眾號（ID：kexuedayuan）
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長期以來，太空中有上千顆衛星，但是空間站只有壹個，那就是國際空間站。它由美國國家航空航天局（NASA）、俄羅斯國家航天集團（Roscosmos）、歐洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）和加拿大空間局（CSA）***同運營。運行20年來，國際空間站已經接待了239位勇敢的 探索 者、執行了2700多項科學實驗。
由於某些原因，國際空間站不太歡迎航天實力已經躋身世界前列的中國參與。
不過，壹枝獨秀不是春，百花齊放春滿園，很快，這個局面要被打破了！
按照規劃，我國將於2020年發射空間站核心艙。這是我國載人航天工程“三步走”戰略的第三步——空間站任務階段，即在太空建設具有國際先進水平的空間站，解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題，計劃於2022年前後建成，預計今年發射升空的就是其核心艙。
雖然他們不帶我們玩，但是並不代表我們不能從中學習他們的先進經驗呀，那不如讓我們跟隨照相機的眼睛，來看看2019年，國際空間站裏都開展了哪些開拓性的研究吧！
“人啊，認識妳自己”
“人啊，認識妳自己”是刻在希臘阿波羅神殿上的壹句名言。認識自己不僅是個人人生中的壹個哲學問題，也是國際空間站科學研究的重頭戲。在這裏，進行著許多生命科學方面的 探索 ，尤其是針對某些疾病的研究，其成果將造福於地球上的萬千人類。
要器官麽？打印的那種！
NASA航天員克裏斯蒂娜·科赫（Christina Koch）啟動了生物制造設施（BFF）。科學家和醫學家長期以來壹直夢想著使用3D生物打印機來制造人體器官。但事實證明，在地球引力作用下，想要打印出人體器官內部的微小復雜結構非常困難。而BFF可以 探索 在太空的微重力環境下能否通過3D打印制造人體器官。
長期飛行阿爾茨海默病風險會增高嗎
歐洲航天局（ESA）航天員盧卡·帕米塔諾（Luca Parmitano）手持壹個裝有澱粉樣蛋白聚集的藍帽小罐子。澱粉樣蛋白原纖維（Amyloid fibrils）是壹種可在體內聚集的蛋白質，與阿爾茨海默病（Alzheimer's）和帕金森病（Parkinson's diseases）等多種神經退行性疾病有關。這類神經退行性疾病對長距離飛行的航天員來說是潛在的風險。這項研究正在評估微重力是否會影響這些纖維的形成。
探索 癌癥新療法
NASA飛行工程師克裏斯蒂娜·科赫（Christina Koch）正在使用顯微鏡觀察和拍攝生長的蛋白質晶體樣品。微重力晶體研究結晶出了壹種膜蛋白，該膜蛋白是腫瘤生長和癌癥生存的過程所不可或缺的。針對這種蛋白質，研究結果可能有助於開發更有效的、副作用更少的癌癥療法。
對時間的感知，變得不靠譜了？
在太空中是覺得時光飛逝還是度日如年？加拿大航天局（CSA）航天員大衛·聖·雅克（David Saint Jacques）在微重力環境下進行了壹項時間感知的研究實驗。戴上顯示器後，航天員們會看到藍色正方形，然後他們要說出這些正方形顯示了多久，以此測量和分析長期暴露於微重力環境下人類對時間感知的主觀變化。
實驗結果初步表明，在太空中人會覺得時間過得更快了，這應該算是壹個好消息，未來漫長的太空旅行似乎能夠好受壹點。
紅細胞與白細胞
NASA航天員安妮·麥克萊恩（Anne McClain）手持用於骨髓實驗的生物醫學設備。這項研究測量了微重力作用前後骨髓中脂肪的變化，還測量了紅細胞和白細胞功能的具體變化。
太空中怎麽做到多吃蔬菜
NASA航天員傑西卡·梅爾（Jessica Meir）在空間站上給野芥菜的培養基澆水，並在收獲後吃掉了這些蔬菜。這項研究重點是光照質量和肥料對葉狀作物的影響。
在太空中，微重力可能延緩植物的生長。由於沒有重力，植物的蒸騰作用會受到影響，原本通過葉片散失到大氣中的水蒸汽，會在葉片上附著更長時間，而蒸騰作用可降低植物體的溫度，是植物吸收和運輸水分的主要動力。此外，航天器植物培養器中的二氧化碳濃度遠遠高於地球，在高二氧化碳環境下生長的植物會損失其營養價值，其含有的鋅、鐵和維生素都會降低。多方面因素綜合，植物的產量和營養都下降了 。所以，如何在太空中安全高效、成本合理地種出綠色植物，形成新鮮食品的供應系統，是航天研究的重中之重。
在太空中建造更好的骨骼
NASA航天員尼克·黑格（Nick Hague）在日本Kibo實驗艙內，操作生命科學手套箱（LSG，the Life Sciences Glovebox）。他正在進行骨愈合和組織再生實驗的科學操作。這項研究可以使人們更好地理解影響組織再生的因素，並有助於對抗航天員在太空中經受的骨密度損失。
感受節律
圖為NASA航天員安妮·麥克萊恩（Anne McClain）漂浮在“和諧號”和“命運號”實驗艙之間的門廳內。她的額頭上戴有壹個傳感器，正在收集晝夜節律實驗的數據，可研究航天員在長時間太空飛行中的“生物鐘”是如何變化的。
“工欲善其事，必先利其器”
使用工具不是人和動物的根本區別，創造工具才是。如何讓我們的工具變得更稱心、讓制造工具的材料變得更合適、讓操作方法變得更先進，是人們不懈的追求。國際空間站的微重力環境，給科研人員帶來了新的研究視角和實驗方法，也成為了檢驗尖端技術的練兵場。
“低溫冷鏈運輸”
NASA航天員克裏斯蒂娜·科赫（Christina Koch）和安德魯·摩根（Andrew Morgan）將生物學研究樣品裝入位於美國“命運”號實驗艙內的壹個科學冰箱中。雖然沒有透露具體造價，但毋庸置疑，這壹定是全世界最貴的冰箱。將科學樣品存儲在國際空間站實驗低溫冰箱（GLACIER）之類的制冷設備中，這對於保存好在太空中產生的科學數據以返回地球供研究人員進行分析來說至關重要。
測試材料壽命
NASA航天員尼克·黑格（Nick Hague）和安妮·麥克萊恩（Anne McClain）先給日本Kibo實驗艙的氣閘室安裝了“國際空間站材料試驗飛行設施”（MISSE-FF，Materials ISS Experiment-Flight Facility），然後再給裝置降壓。MISSE-FF搭載了新的材料暴露實驗，準備在Kibo艙外進行。“國際空間站材料試驗”（MISSE）任務是專門為材料輻照試驗設立的國際空間站試驗任務，於2001年啟動，可驗證用於航天器研制的材料的壽命。這項研究將有助於科學家了解輻射、太空真空環境和微流星體的撞擊會如何影響各種材料。
用微生物來開礦？
歐洲航天局航天員盧卡·帕米塔諾在庫比克培養箱（KUBIK）安裝生物采礦反應器，這是生物巖（BioRock）研究的壹部分。生物采礦，在地球上已經很普遍了，就是利用微生物的力量從固體巖石中開采有用的礦物和金屬。生物巖研究是首次研究微生物如何在微重力和模擬火星重力的條件下生長並改變行星巖石。
安全的燃燒實驗
國際空間站工作人員的任務之壹是運行和維護科學硬件。在上圖中，NASA航天員傑西卡·梅爾正在可燃燒集成支架（CIR）上工作，該設備可以在微重力下進行燃燒實驗。CIR與諸如微重力科學手套箱（Microgravity Science Glovebox）等設施壹起，創造了壹個牢固而又安全的環境，可以讓航天員在其中進行燃燒研究，而不會處於危險之中。
這種特殊的火焰是在CIR內部進行的“火焰設計”研究中被點燃的許多火焰之壹，研究在不同條件下產生的煙塵量。黃色的斑點是煙灰簇，熱的時候會發出黃色的光。這些團簇在微重力下比在地球上更大，因為煙灰在火焰中停留的時間更長。
每個細胞都在努力地適應太空
NASA航天員安德魯·摩根（Andrew Morgan）利用多用途可變重力平臺（MVP，the Multi-use Variable-g Platform）在空間站上進行研究，想了解生物體是如何適應空間環境的，這是未來太空 探索 的重要組成部分。該平臺能研究各種各樣的小生物，包括果蠅、扁蟲、植物、魚類、細胞、蛋白質晶體等等。
忙碌的蜜蜂
加拿大航天局（CSA）航天員大衛·聖雅克（David Saint Jacques）正在與名為“大黃蜂”（Bumble）的可自由飛行的小型立方體機器人Astrobee在空間站中壹起工作。Astrobee由三個獨立的自由飛行機器人（分別是Bumble、Honey和Queen）和壹個塢站組成。由於GPS在太空中不好使用，Astrobees需要依靠基於攝像頭的定位系統，它使用風扇進行驅動，可以向任何方向自由移動。
必不可少的太空行走
NASA航天員安德魯·摩根（Andrew Morgan）在第壹次太空行走修復宇宙粒子探測器時揮手致意，他似乎是站在阿爾法電磁光譜儀（AMS-02）和其他空間站硬件之間。AMS為全球數百名研究人員提供了數據，可以幫助他們弄清“宇宙是由什麽構成的”以及“宇宙是如何開始的”等謎團。由於暴露在惡劣的太空環境中，AMS需要升級才能繼續收集數據。
“小弟，安排上了！”
完美的攝影時機
參加“Sally Ride EarthKAM”項目的學生將趕上日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的HTV-8貨運飛船，這是向太空站運載科學和物資的的最佳時機。“Sally Ride EarthKAM”是由美國首位進行太空的女性Sally Ride 建立的教育項目，它由中學生遠程編程，允許學生們從空間站的角度拍攝並分析我們的地球。學生們可以通過控制空間站上壹個特殊的數碼相機，來拍攝地球的山川、河流、以及其他有趣的地理位置和地貌。上圖這張瑰麗的作品就來自“Sally Ride EarthKAM”項目。
只會玩樂高？弱爆了！
圖中這兩個足球大小、長得有點像樂高機器人的家夥，可不簡單，它的全名叫做“同步定位、執行、重定向試驗衛星”，即SPHERES－Synchronized Position Hold, Engage, Reorient, Experimental Satellites，NASA飛行工程師航天員亞歷山大·斯科沃佐夫（Alexander Skvortsov）和航天員安德魯·摩根（Andrew Morgan）正與這個球體機器人SPHERES壹起漂浮在空間站中，對小型航天器技術進行測試。航天員們正在運行來自SPHERES “Zero Robotics”2019年中學暑期項目參與者的代碼。這個項目可測試由學生開發的算法，並從競賽中選出最佳設計來操作空間站上的機器人。
到了太空也要保持聯系哦！
在壹次國際空間站業余無線電會議期間，NASA航天員尼克·黑格（Nick Hague）正漂浮在來自歐洲的“哥倫布”實驗艙內，他使用的是國際空間站的呼號“NA1SS”。國際空間站業余無線電（ISS Ham radio）項目為學生們提供了壹個通過無線電與在軌航天員們直接交談的機會。
結語
以上只是目前在國際空間站實驗室進行的眾多科學研究中的壹小部分。從在微重力作用下綠葉蔬菜的種植，到分析采礦微生物，再到測試自主機器人，這些研究既能使地球上的人們受益，也能給人類的未來太空 探索 奠定基礎。
2020年1月8日，中國載人航天工程辦公室宣布，中國空間站系統已完成試驗正樣產品生產，正在開展總裝集成測試。中國載人空間站整體名稱“天宮”，各艙段和貨運飛船名稱具體如下：核心艙命名為“天和”，代號“TH”；實驗艙Ⅰ命名為“問天”，代號“WT”；實驗艙Ⅱ命名為“巡天”，代號“XT”；貨運飛船命名為“天舟”，代號“TZ”。
天宮、天和、問天、巡天、天舟，光看看這些名字，就讓人熱血沸騰。
終有壹天，在中國自己的空間站裏，中國科學家們也能開展豐富的科學研究，借助太空環境的獨特力量，通過智慧和努力造福人類。讓我們***同期待那壹天吧！
參考:
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/2019-space-station-research-in-pictures
來源: 科學大院