مروری بر دلنشین‌ترین آزمایش‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی + عکس_اسکوار

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) نه‌فقط شاهکار مهندسی باورنکردنی است، بلکه آزمایشگاهی بی همتا است که در مدار ۴۰۰ کیلومتری سطح زمین می‌چرخد.

پژوهش‌های انجام‌شده در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) مزایای بسیاری برای اکتشافات فضایی و حیات روی زمین دارد. محیط ریزگرانشی ایستگاه فضایی بین‌المللی محیط آزمایشگاهی منحصربه‌فردی اراعه می‌دهد تا دانشمندان بتوانند اتفاق‌هایی را مطالعه کنند که مشاهده آنها در شرایط عادی غیرممکن است.

با آزمایش‌هایی در حوزه‌های زیست‌شناسی، فیزیک، علم مواد و دیگر عرصه‌ها، پژوهشگران به اکتشافاتی دست یافته‌اند که می‌تواند تبدیل فناوری‌های تازه، سلامت بهتر و فرایندهای صنعتی کارآمدتر روی زمین بشود.

این پیشرفت‌ها شامل بهبود درمان‌های پزشکی، حفاظت زیاد تر از محیط‌‌زیست و پیشرفت فناوری‌ها در هوافضا و فراتر از آن می‌بشود.

علاوه‌براین، پژوهش‌های فضایی مستقیم به آماده‌سازی بشر برای مأموریت‌های طویل‌زمان در اعماق فضا پشتیبانی می‌کند. آزمایش‌ها روی ایستگاه فضایی بین‌المللی به دانشمندان پشتیبانی می‌کند بفهمند بدن انسان چطور به شرایط سخت فضا عکس العمل مشخص می کند و آنها را قادر می‌سازد تا راهبردهایی برای محافظت از سلامت فضانوردان طی اقامت طویل‌زمان خارج از مدار زمین گسترش دهند.

این کوششها راه را برای مأموریت‌های آینده به ماه، مریخ و فراتر از آن هموار می‌کند و ضمانت می‌کند اکتشافات فضایی نه‌فقط برای فضانوردان بلکه برای کل بشریت سودمند است.

در ادامه به شماری از مطالعات تازه در ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌پردازیم که می‌تواند اهمیت وجود این چنین فضایی را در بهبود کیفیت زندگی انسان آشکار کند.

تأثیر ریزگرانش بر ادراک بصری: چطور فضانوردان دقت کاری خود را نگه داری می‌کنند

در تحقیق تازه ناسا درمورد تأثیرات ریزگرانش بر فهمیدن بصری، اشکار شده ریزگرانش فهمیدن بصری فضانوردان از ارتفاع را تحول نمی‌دهد و آنها بلافاصله بعد از ورود به فضا، بدون نیاز به عمل خاصی می‌توانند ماموریت های خود را انجام بدهند.

پروژه «VECTION» از آژانس فضایی کانادا مسئول انجام این پژوهش بوده و تطبیق ادراک بصری با شرایط فضا را بازدید کرده است. گرچه نیازی به عمل متقابل نیست، فضانوردان باید از تأثیرات بالقوه طویل مدت بر ادراک خود آگاه باشند تا در مأموریت‌های طویل‌زمان آماده‌تر عمل کنند.

زندگی میکروبی در ایستگاه فضایی بین‌المللی

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) فقط محل زندگی فضانوردان نیست؛ میلیون‌ها میکروب نیز در این محیط وجود دارند. این میکروارگانیسم‌ها که همراه خدمه و بار به ایستگاه می‌آیند، شامل باکتری‌ها و قارچ‌هایی می باشند که در ریزگرانش رشد می‌کنند. زیاد تر آنها بی‌زیان یا سودمند می باشند اما تعدادی از آنها می‌توانند برای سلامتی خدمه، سیستم‌های فضاپیما و محیط‌های سیاره‌ای خطرناک باشند.

تحقیقات گسترده در ISS حقایق جالبی را آشکار کرده است. میکروب‌ها می‌توانند فلز را بخورند، مقاومت آنتی‌بیوتیکی اشکار کرده و با شرایط فضایی سازگار شوند و گمان بیماری‌زایی آنها افزایش یابد. پژوهش‌هایی همانند آزمایش «Boeing Antimicrobial Coating» به‌جستوجو افت این خطرات از طریق بازدید پوشش‌هایی می باشند که رشد میکروب‌ها را متوقف می‌کنند.

پژوهش‌های شاخصی همانند «Microbial Tracking-2»، باکتری‌های غالب همانند «Staphylococcus» و قارچ‌هایی همانند «Malassezia» را شناسایی کرده‌اند. پروژه‌هایی همانند «Myco» از ژاپن نیز تغییراتی در میکروبیوم پوست فضانوردان و شناسایی آلرژن‌های قارچی بالقوه را نشان داده‌اند. شگفت‌تر این که تحقیقات همانند «TEST» میکروب‌های زمینی را در گردوغبار کیهانی شناسایی کرده‌اند که سؤالاتی درمورد منشأ آنها تشکیل می‌کند.

این تحقیقات نه‌فقط مأموریت‌های فضایی را ایمن‌تر می‌کند، بلکه فناوری‌هایی را برای زمین نیز اراعه می‌دهد، همانند پوشش‌های آنتی‌میکروبی برای محیط‌های عمومی. شناخت حرکت میکروب‌ها در فضا برای نگه داری سلامت خدمه و محافظت از محیط‌های سیاره‌ای آینده الزامی است.

چاپ زیستی سه‌بعدی بافت منیسک در ایستگاه فضایی بین‌المللی

در جهشی شوق‌انگیز برای پزشکی فضایی، پژوهشگران با پیروزی چاپ سه‌بعدی بافت منیسک -قسمت مهمی از غضروف زانو- را در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام دادند. مقصد این آزمایش پیشگامانه رسیدگی به صدمه‌های اسکلتی-عضلانی است که امکان پذیر در مأموریت‌های فضایی طویل‌زمان رخ دهد.

دانشمندان با منفعت گیری از تجهیزات «BioFabrication» در «ISS»، غضروف زانو را با منفعت گیری از جوهرهای زیستی و سلول‌های انسانی چاپ کردند. این اولین باری است که یک بافت مرتبط با آناتومی انسان در فضا چاپ می‌بشود. منیسک شکل خود را در ریزگرانش نگه داری می‌کند و بر مشکلات تحول شکلی که طبق معمولً تحت گرانش زمین رخ می‌دهد تسلط می‌کند.

پیامدهای این تحقیق فراتر از اکتشاف فضایی است. چاپ زیستی بافت‌ها در فضا می‌تواند راه‌حلی برای درمان جراحات در فضا و مأموریت‌های فرازمینی اراعه دهد. این چنین می‌تواند جایگزینی برای اهدای عضو اراعه دهد و به از بین بردن افتروزافزون اعضای بدن در زمین پشتیبانی کند.

سازگاری میکروارگانیسم‌ها برای مأموریت‌های فضایی

در فضا، میکروارگانیسم‌ها با چالش‌های منحصربه‌فردی مواجه می باشند و فهمیدن چگونگی سازگاری ژن‌های آنها برای مأموریت‌های آینده زیاد مهم است. پژوهش تازه بر تعیین تناسب ژن‌های باکتریایی، به‌اختصاصی ژن‌های حاضر در «N. aromaticavorans»، در شرایط ریزگرانش متمرکز شده است.

با تجزیه‌وتحلیل متابولیسم و رشد باکتری، محققان ژن‌هایی با تناسب بالا را شناسایی کردند که از توانایی باکتری برای سازگاری و رشد در فضا حمایتمی‌کنند. این ژن‌های انعطاف‌پذیر بینش‌های ارزشمندی درمورد چگونگی مقابله میکروارگانیسم‌ها با محیط خشن فضا اراعه خواهند داد.

این یافته‌ها می‌تواند پیامدهای قابل‌توجهی برای مأموریت‌های فضایی آینده، به‌اختصاصی در بهینه‌سازی باکتری‌ها برای کاربردهای عملی همانند بازیافت زباله و تشکیل سوخت زیستی، و ضمانت پایداری طی سفرهای فضایی طویل‌زمان داشته باشد.

پیری قلب در فضا: چطور ریزگرانش بر بافت‌ قلب تأثیر می‌گذارد؟

اثرات ریزگرانش بر بدن انسان زیاد گسترده است و تحقیقات تازه به بازدید تأثیر آن بر سلامت قلب پرداخته‌اند. پژوهشگران با منفعت گیری از بافت‌های سه‌بعدی کشت‌شده قلبی، اثرات ریزگرانش را بر کارکرد قلب مطالعه کردند و تغییراتی شبیه بیماری‌های قلبی-عروقی مرتبط با افزایش سن، همانند آریتمی‌ها و افت قوت عضلانی، مشاهده کردند.

این مطالعه با رشد این بافت‌ها در داربست‌های ساخته‌شده از سلول‌های انسانی، شرایط ریزگرانش را برای پیروی از اثرات آن بر قلب همانند‌سازی کرد.

یافته‌های به‌دست‌آمده فرصتی بی‌نظیر برای تشکیل عمل های محافظتی برای فضانوردان در مأموریت‌های طویل‌زمان فضایی و نیز گسترش درمان‌های تازه برای بیماری‌های قلبی-عروقی در سالمندان فراهم می‌کند و می‌تواند بهبود سلامت قلب در فضا و زمین را مقدور سازد.

تشکیل سلولز در ایستگاه فضایی بین‌المللی: گامی به‌سوی تشکیل مواد پایدار

در آزمایش پیشگامانه‌ فرد دیگر در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)، محققان با پیروزی «Komagataeibacter hansenii»، باکتری معروف به تشکیل سلولز بالا، را طی ۴ هفته کشت دادند. این تیم با منفعت گیری از ماژول «Kirara» که طبق معمولً برای تبلور پروتئین طراحی شده است، باکتری‌ها را تحت شرایط کنترل‌شده در دمای پایین رشد داده و سطح گاز و هوا را در ظروف کشت تنظیم کردند. این کار تبدیل تشکیل موفق سلولز باکتریایی شد.

این تحقیق پتانسیل قابل‌توجهی برای حمایتاز مأموریت‌های فضایی طویل‌زمان دارد؛ چون سلولز باکتریایی می‌تواند برای مصالح ساختمانی، لباس و فراهم انرژی در فضا منفعت گیری بشود.

با بهینه‌سازی تشکیل سلولز در ریزگرانش، اکتشافات اعماق فضا در آینده می‌تواند با منبع های مستقیم تولیدشده در فضا پایدارتر شده و وابستگی به منبع های زمینی را افت دهد.

رشد سریع تر نورون در ریزگرانش: راهی برای درمان زوال عصبی

در آزمایشی ابتکاری در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)، محققان ارگانوئیدهای سه‌بعدی مغز مشتق شده از سلول‌های بنیادی عصبی افراد مبتلا به «مولتیپل اسکلروزیس» (MS) و «پارکینسون» را کشت دادند. مقصد این می بود که بازدید بشود چطور گرانش بر رشد مغز و گفتن ژن تأثیر می‌گذارد تا بینشی تازه درمورد بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی اراعه دهد.

یافته‌ها نشان داد ارگانوئیدهای مغز در ریزگرانش نورون‌ها را در قیاس با آنهایی که روی زمین رشد می‌کردند، سریع تر گسترش می‌داد. این تکوین سریع تر و الگوهای گفتن ژن نزدیک سرنخ‌های ارزشمندی درمورد مکانیسم‌های بیماری‌های عصبی اراعه می‌دهد و امکان پذیر به درمان‌های مؤثرتری منجر بشود.

علاوه‌براین، این تحقیق می‌تواند به افت تغییرات عصبی ناشی از پروازهای فضایی در فضانوردان پشتیبانی کند و مزایایی را هم برای اکتشافات فضایی هم برای سلامت انسان روی زمین اراعه دهد.

دینامیک امولسیون روغن در آب

محققان برای فهمیدن بهتر حرکت سیال بدون تأثیر گرانش، به پویایی امولسیون‌های روغن در آب در ریزگرانش پرداختند. در این آزمایش، مشاهده کردند قطرات روغن که طی زمان در آب رشد می‌کند، جابه‌جایی آنها افت می‌یابد. این نتیجه‌ای غیرمنتظره است؛ چون رسوب‌گذاری در محیط ریزگرانش رخ نمی‌دهد.

این یافته‌ها بینش‌ ارزشمندی درمورد ویژگی‌های اساسی امولسیون‌ها، همانند ادغام و تکامل اندازه که می‌تواند فرایندهای صنعتی روی زمین را بهبود بخشد، اراعه می‌کند.

به‌علاوه، این تحقیق می‌تواند به گسترش فناوری‌هایی برای اکتشاف فضایی پشتیبانی کند، جایی که کنترل سیالات در محیطی بدون گرانش حیاتی است.

شعله‌های خنک در فضا: تعریف مجدد احتراق برای مأموریت‌های فضایی ایمن‌تر

ناسا موفق به تشکیل شعله‌های سرد کروی -شعله‌هایی با دمای پایین و گرمای کم- با منفعت گیری از سوخت‌های گازی در محیط ریزگرانش ایستگاه فضایی بین‌المللی شده است. این پیشرفت بر پایه کشف شعله‌های سرد مایع در سال ۲۰۱۲ دانش ما را درمورد شیمی احتراق در شرایط خاص عمیق‌تر می‌کند.

بازدید حرکت احتراق هیدروکربن در ریزگرانش نتایج شگفت‌انگیز و غیرمنتظره‌ای به‌اختصاصی زمان سوزاندن قطرات «n-dodecane» نشان داده است. محققان تحول شعله‌های داغ به سرد را در دماها و فشارهای پایین‌تر، در کنار شعله‌ور شدن غیرقابل‌پیش‌بینی شعله‌های داغ مشاهده کردند.

این شعله‌های کم‌نور و تقریباً نامرئی پتانسیل تشکیل موتورهایی پاک‌تر و کارآمدتر را دارند؛ چون بینش‌های ارزشمندی درمورد فرایندهای احتراق دمای پایین اراعه خواهند داد. این تحقیقات می‌تواند رتبه‌بندی کارکرد سوخت‌ها را بهبود بخشد و به پایداری انرژی پشتیبانی کند.

دانشمندان با منفعت گیری از تصویربرداری پیشرفته، این شعله‌های نامحسوس را شناسایی کردند که گامی بزرگ در تحقیقات احتراق است. این یافته‌ها راه را برای بهبود فناوری‌های موتور و کشف ناشناخته‌های شیمی احتراق باز می‌کند.

مبارزه با تحلیل عضله در ریزگرانش

برای رسیدگی به آتروفی عضلانی در فضا، محققان برای مطالعه تحلیل عضلانی تحت ریزگرانش مدلی با منفعت گیری از سلول‌های ماهیچه‌ای مهندسی‌شده انسان، گسترش دادند. آنها از طریق مطالعه ماهیچه Cardinal، اثرات ۲ داروی «IGF-1» و «۱۵-PGDH-i» را روی تحلیل عضله آزمایش کردند.

این مدل با پیروزی بازسازی عضلات مختل‌شده را همانند‌سازی کرد و هر ۲ دارو نتایج امیدوارکننده‌ای با خنثی‌کردن حدودی اثرات ریزگرانش نشان دادند.

این یافته‌ها می‌تواند راه را برای غربالگری دارویی هموار کند و به‌طور بالقوه تبدیل گسترش درمان‌هایی برای تحلیل عضلات در فضانوردان و بیماران سالخورده روی زمین بشود.

گسترش مواد با مقاومت بالا برای محافظت در برابر تشعشعات فضایی

حفاظت از فضانوردان و فضاپیماها در برابر تشعشعات زیان‌بار چالش بزرگی برای مأموریت‌های فضایی طویل‌زمان است. تحقیقات کامپوزیت محافظ روی ایستگاه فضایی بین‌المللی، کامپوزیت پلیمری جدیدی برای توانایی آن در مقاومت در برابر تشعشعات در محیط‌های فضایی آزمایش کرد.

در دوره‌ای ۲۲۵ روزه، محققان با منفعت گیری از تحقیقات «Pille-ISS»، اثربخشی مواد را زیر نظر گرفتند. نتایج نشان داد کامپوزیت محافظت تشعشعی بالا و پایدار را اراعه می‌کند و آن را به ماده امیدوارکننده‌ای برای اکتشافات فضایی آینده تبدیل می‌کند.

این پیشرفت برای مطمعن از ایمنی فضانوردان و نگه داری تجهیزات در مأموریت به ماه، مریخ و فراتر از آن حیاتی است.

آینده اکتشافات علمی در ایستگاه فضایی بین‌المللی

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) مثالای از نبوغ و همکاری انسانی است. به‌گفتن پلتفرم پژوهشی که مداوم درحال‌تکامل است، این ایستگاه مرزهای اکتشافات علمی را گسترش می‌دهد. آزمایشاتی که در ISS انجام می‌بشود، نه‌فقط به دانش ما درمورد جهان و جایگاه ما در آن می‌افزاید، بلکه مزایای ملموسی برای بشریت به ارمغان می‌آورد. از پیشرفت‌های پزشکی گرفته تا نوآوری‌های فناوری و فهمیدن عمیق‌تر از سیاره‌مان ISS نقشی کلیدی در شکل‌دادن به آینده‌ای روشن‌تر ایفا می‌کند.