尖端实验搭载 SpaceX 第 26 次 CRS 任务前往空间站

这张飞行前图像显示了用于 Veg-05 的红罗宾矮番茄在肯尼迪航天中心的 Veggie 硬件中生长。 图片来源:美国宇航局

SpaceX 的第 26 次商业补给任务 (CRS) 计划于 11 月下旬从佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心发射到国际空间站。 龙飞船运载科学实验和技术演示,探索太空植物生长、按需创造营养、太空建设等。

以下是发射到空间站的一些研究的详细信息:

小西红柿的大希望

持续不断的营养食物来源对于长期探索任务至关重要,典型的预包装宇航员饮食可能需要补充太空中生产的新鲜食物。 研究人员一直在测试一个名为 素菜 并成功种植了多种绿叶蔬菜。 蔬菜05,这项工作的下一步,重点是种植矮小的西红柿。

“我们正在测试西红柿,研究光谱对作物生长情况、西红柿的美味和营养以及水果和植物上的微生物活动的影响,”美国宇航局生命科学项目科学家兼 VEG 的 Gioia Massa 说。 -05 首席研究员。 “我们还在研究种植、照料和食用农作物对船员行为健康的总体影响。所有这些都将为未来的太空探索提供有价值的数据。”

马萨补充说,西红柿可以新鲜食用,而且营养丰富,被广泛食用。 调查中使用的矮小樱桃番茄品种红知更鸟在地面试验中生长良好,并结出大量营养丰富、美味可口的果实。


用于月球显微镜调查的染色试剂和注射器储存盒(左上)、染色装置(左下)和微型显微镜(右)。 图片来源:NASA JSC 免疫学/病毒学实验室

即时诊断

月球显微镜 测试用于机上医疗诊断的套件,其中包括便携式手持显微镜和小型独立血样染色装置。 一名宇航员收集并染色血样,用显微镜获取图像,并将图像传输到地面,飞行外科医生使用它们来诊断疾病和开出治疗方案。

“我们在空间站上没有严重的临床问题,但机组人员的免疫系统确实发生了变化,”美国宇航局免疫学家兼首席研究员布赖恩克鲁西恩说。 “在深空任务期间,所有压力因素都会增加,而我们照顾机组人员的能力会降低,这种结合可能会增加某些临床风险。该项目旨在创建一种高度小型化并与微重力和操作限制兼容的诊断实验室能力. 一名生病的船员可以在几分钟内完成血液涂片、成像和图像传输。

该套件可以为太空或月球或火星表面的机组人员提供诊断能力,以及测试水、食物和表面污染的能力。 该硬件还可以改进对即将到来的 Artemis 和 Gateway 任务的医疗监测。

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MIT Space Exploration Initiative 团队对早期版本的 Extrusion 硬件进行了抛物线飞行测试,该测试展示了一种使用液态树脂创建形状和形式的技术,以支持未来在太空中建造大型结构。 图片来源:麻省理工学院的 Steve Boxall

建造更大的结构

在地球上,重力会使大型物体变形,例如大型建筑中使用的横梁。 微重力可以在没有这种变形的情况下制造更长更薄的结构。 挤压 展示了一种使用液态树脂创造地球上无法创造的形状和形式的技术。 光固化树脂被注入预制的柔性模型中,相机捕捉过程的镜头。 使用这些形式的能力可以实现空间站、太阳能电池阵列和设备等结构的空间建造。

“这项实验利用微重力环境来挤压常见和复杂的分支形状,”麻省理工学院媒体实验室太空探索计划主任、首席研究员 Ariel Ekblaw 说。 “我们的方法减少了生产日常任务所需关键部件的时间,它可能支持未来的大型结构空间建设,如桁架和天线。挤压研究建立在我们的增材制造和空间自组装工作流的基础上。”

太空探索计划 支持跨科学、工程、艺术和设计的一系列微重力和月球研究。 该实验与麻省理工学院媒体实验室的其他几项实验一起包装在 Nanoracks Black Box 中,并由 国际空间站国家实验室.

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BioNutrients-2 酸奶袋的预检图像。 其内容物的蓝色来自 pH 指示器,袋子后面的 SABL 接口板提供了起始和结束颜色的参考。 BioNutrients-2 测试了一种在太空中从酸奶、开菲尔和酵母饮料中生产营养物质的系统。 图片来源:美国宇航局艾姆斯研究中心

按需营养

提供足够的营养是在未来长期太空任务中维持机组人员健康的主要挑战。 许多维生素、营养素和药物的保质期有限,按需制造此类化合物的能力有助于维持船员的健康和福祉。 BioNutrients-2 测试一种从酸奶、一种称为开菲尔的发酵乳制品和一种酵母饮料中生产关键营养素的系统。

调查启动了五年计划的第二阶段 生物营养素 该计划由美国宇航局艾姆斯研究中心牵头,由美国宇航局空间技术任务理事会的游戏规则开发部管理。 该计划始于 BioNutrients-1 2019 年。BioNutrients-2 采用了一个较小的系统,带有加热培养箱,可促进有益生物体的生长。

“这个实验添加了卵泡抑素,一种用于维持肌肉质量的蛋白质治疗剂,以及发酵乳制品酸奶和开菲尔,”美国宇航局艾姆斯分校的首席研究员约翰霍根说。 “我们还在测试一种新的轻型袋系统,以在微重力下有效储存和生长微生物,并评估我们的食品安全技术。” 对于第三项研究,研究人员计划设计一种酵母菌株来制造多达四种营养产品。

研究人员还在努力寻找利用当地资源生产塑料、建筑粘合剂和原料化学品等散装产品的有效方法。 此类技术旨在降低发射成本并提高自给自足性,从而扩展人类探索的视野。

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2017 年早期部署和收回测试期间,空间站上的 ROSA 太阳能电池板。在 SpaceX-26 的后备箱中发射的第二组 iROSA 电池板可以为空间站研究和运营提供 20% 到 30% 的电力。 图片来源:美国宇航局

添加太阳能

SpaceX-22 上发射了两个展开式太阳能电池板或 iROSA,并于 2021 年安装。这些太阳能电池板利用储存的动能像地毯或瑜伽垫一样展开, 扩张 空间站的能源生产能力。 第二组在 SpaceX-26 的后备箱中发射,为空间站研究和运行提供了 20% 到 30% 的动力提升。

“前两个阵列一直表现出色,”波音开发项目高级经理 Matt Mickle 说。 “太阳能电池比前几代更强大。我们对硬件进行了微小的修改,以提高运营效率。”

这些阵列是三个包中的第二个,升级了空间站 50% 的电源通道。 Roll Out Solar Array 技术于 2017 年首次在空间站进行测试。ROSA 已用于 NASA DART 小行星任务,并计划用于 网关 月球前哨站,NASA Artemis 任务的重要组成部分。 iROSA 计划提供了一个很好的 example 使用空间站作为进一步探索太空所需的技术和研究的试验场。

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猎鹰护目镜的地面测试。 这项技术可以捕捉受试者眼睛的高速视频,提供有关眼睛对准和平衡的精确数据,并可以指导研究人员开发方法来帮助机组人员在未来的探索任务中适应不同的重力条件。 图片来源:美国宇航局

缓解重力转换

太空旅行者都面临着从一个重力场到另一个重力场的转变。 在未来的探索任务中,宇航员可能会遇到三种不同的重力场:太空旅行时的失重、另一颗行星的重力以及返回时的地球重力。 这些转变会影响空间定向、头眼和手眼协调、平衡和运动,并导致一些机组人员出现太空晕动症。

Falcon Goggles 硬件可捕捉受试者眼睛的高速视频,提供有关眼睛对准和平衡的精确数据。

“这些护目镜可以更好地让我们的研究人员了解微重力对机组人员的影响以及他们在新重力环境下适应和工作的能力,”美国宇航局副飞行科学家 Cherie Oubre 博士说。 人类研究计划. “像这样的设备将是无价的,因为我们正在努力让宇航员为长期的月球和火星探索任务做好准备,并且还可以改进地球上的类似技术。”