مروری بر جذاب‌ترین آزمایش‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی

یافته‌های به دست آمده این امکان را فراهم می‌آورد که تدابیر حفاظتی برای فضانوردان در ماموریت‌های طولانی‌مدت فضایی ایجاد شود و همچنین به توسعه درمان‌های جدید برای بیماری‌های قلبی عروقی در سالمندان کمک کند؛ این تحقیقات می‌تواند به بهبود سلامت قلب در فضا و زمین منجر شود.

تولید سلولز در ایستگاه فضایی بین‌المللی، گامی به‌ سوی تولید مواد پایدار

محققان در یک آزمایش پیشرفته در ایستگاه فضایی بین‌المللی، موفق به کشت باکتری معروف به تولید سلولز بالا یعنی کماگتایباکتر (Komagataeibacter hansenii) شدند؛ این عملیات در مدت ۴ هفته و با استفاده از ماژول کیرارا (Kirara) انجام شد که برای تبلور پروتئین طراحی شده است. شرایط کشت تحت دماهای پایین و با تنظیم سطح گاز و هوا در مخازن انجام گرفت و منجر به تولید سلولز باکتریایی شد.

این تحقیق ظرفیت زیادی برای پشتیبانی از ماموریت‌های فضایی بلندمدت دارد؛ زیرا سلولز باکتریایی می‌تواند برای ساخت مصالح ساختمانی، لباس و تامین انرژی در فضا مورد استفاده قرار گیرد. با بهینه‌سازی تولید سلولز در ریزگرانش، اکتشافات عمیق فضایی می‌توانند پایدارتر شوند و وابستگی به منابع زمینی کاهش یابد.

رشد سریع‌تر نورون در ریزگرانش، راهی برای درمان زوال عصبی

در یک آزمایش نوآورانه در ایستگاه فضایی بین‌المللی، پژوهشگران ارگانوئیدهای سه‌بعدی مغز که از سلول‌های بنیادی عصبی افراد مبتلا به بیماری‌های مولتیپل اسکلروزیس (MS) و پارکینسون مشتق شده‌ بودند را پرورش داده‌اند. هدف این بود که تاثیر جاذبه بر توسعه مغز و بیان ژن را بررسی کنند تا بینش جدیدی در مورد بیماری‌های نورودژنراتیو به دست آورند.

یافته‌ها نشان می‌دهند که ارگانویدهای مغزی در شرایط ریزگرانش شتاب بیشتری در توسعه نورون‌ها نسبت به نمونه‌های رشد یافته بر روی زمین داشتند؛ این توسعه سریع و الگوهای بیان ژنی متفاوت، سرنخ‌های ارزشمندی درباره مکانیزم‌های بیماری‌های عصبی ارائه می‌دهد که می‌تواند به درمان‌های موثرتر منجر شود.

همچنین، این تحقیق می‌تواند به کاهش تغییرات عصبی ناشی از پروازهای فضایی در فضانوردان کمک کند و مزایایی را هم برای اکتشافات فضایی هم برای سلامت انسان روی زمین ارائه دهد.

دینامیک امولسیون روغن در آب

محققان برای درک بهتر رفتار سیال بدون تاثیر گرانش، به پویایی قطرات روغن در آب در ریزگرانش پرداختند که طی زمان در آب در حال بزرگ شدن بودند، اما جابه‌جایی آن‌ها کاهش پیدا می‌کند، این نتیجه‌ای غیرمنتظره بود؛ زیرا رسوب‌گذاری در محیط ریزگرانش رخ نمی‌دهد.

این یافته‌ها بینش‌ ارزشمندی درمورد ویژگی‌های اساسی امولسیون‌ها، مانند ادغام و تکامل اندازه که می‌تواند روندهای صنعتی در زمین را بهبود بخشد، ارائه می‌کند؛ همچنین، این پژوهش‌ها می‌توانند به توسعه فناوری‌هایی برای اکتشاف فضایی کمک کنند، جایی که کنترل سیالات در محیط بدون جاذبه حیاتی است.

شعله‌های خنک در فضا، تعریف مجدد احتراق برای ماموریت‌های فضایی ایمن‌تر

ناسا توانست شعله‌های کروی سرد با دمای پایین و حرارت کم را با استفاده از سوخت‌های گازی در محیط میکروگرانشی ایستگاه فضایی بین‌المللی ایجاد کند؛ این پیشرفت که براساس کشف شعله‌های مایع سرد در سال ۲۰۱۲ انجام شده، دانش بشر را درباره شیمی احتراق در شرایط خاص عمیق‌تر می‌کند.

تحقیقات در مورد رفتار احتراق هیدروکربن‌ها در ریزگرانش، نتایج شگفت‌انگیز و غیرمنتظره‌ای به ویژه در سوختن قطرات ان-دودکان (N-dodecane) نشان داده است. محققان مشاهده کردند که در دماها و فشارهای پایین‌تر، تغییراتی از شعله‌های داغ به شعله‌های سرد وجود دارد و همچنین شعله‌های داغ به‌ طور غیرقابل پیش‌بینی شعله‌ور می‌شوند.

این شعله‌های کم‌نور و تقریبا نامرئی ظرفیت ایجاد موتورهایی پاک‌تر و کارآمدتر را دارند؛ زیرا بینش‌ ارزشمندی درمورد فرآیندهای احتراق دمای پایین ارائه می‌دهند؛ این تحقیقات می‌تواند رتبه‌بندی عملکرد سوخت‌ها را بهبود بخشد و به پایداری انرژی کمک کند.

تصاویر گرفته شده از دوربین پیشرفته در آزمایش CFI-G به وضوح نشان می‌دهد که شعله داغ خاموش شده و شعله سرد ظاهر شده است؛ این کشف با استفاده از تصویربرداری پیشرفته انجام شده و یک پیشرفت قابل توجه در تحقیقات احتراق محسوب می‌شود؛ نتایج این تحقیق می‌تواند به بهبود فناوری‌های موتور و بررسی جنبه‌های ناشناخته شیمی احتراق منجر شود.

مبارزه با تحلیل عضله در ریزگرانش

مگان مک‌آرتور، مهندس پرواز ماموریت ۶۵، در ماژول آزمایش ژاپنی ایستگاه فضایی با استفاده از محفظه دستکش زیستی، عملیات تغییر نمونه و محیط برای آزمایش ماهیچه کاردینال (Cardinal) را انجام می‌دهد؛ هدف این آزمایش بررسی این است که آیا بافت‌های مهندسی شده در فضا می‌توانند مدلی برای مطالعه کاهش عضله و ارزیابی درمان‌های ممکن فراهم کنند.

برای مقابله با آتروفی عضلانی در فضا، پژوهشگران مدلی با استفاده از سلول‌های عضلانی انسان طراحی کردند تا اثرات تحلیل عضلانی در شرایط ریزگرانش را مورد بررسی قرار دهند. در این راستا، آن‌ها از طریق مطالعه ماهیچه کاردینال، تاثیر دو داروی IGF-1 و 15-PGDH-i بر روی تحلیل عضلانی را آزمایش کردند.

این مطالعه نشان می‌دهد که دو دارو در شبیه‌سازی ترمیم عضلات آسیب‌دیده موفق عمل کرده‌اند و می‌توانند اثرات ریزگرانش را تا حدودی کاهش دهند؛ این یافته‌ها می‌توانند راه را برای غربالگری دارویی هموار کرده و به توسعه درمان‌هایی برای تحلیل عضلانی در فضانوردان و بیماران سالخورده در زمین منجر شوند.

توسعه مواد با مقاومت بالا برای محافظت در برابر تشعشعات فضایی

آزمایش‌های انجام‌ شده بر روی ترکیبات پلیمری جدید در ایستگاه فضایی بین‌المللی، توانایی آن‌ها را برای مقاومت در برابر تابش‌های مضر در محیط‌های فضایی بررسی کرده است. این تحقیقات در بخش روسی ایستگاه، به مدت ۲۲۵ روز طول کشیده و نشان‌دهنده اهمیت مواد کامپوزیت در تقویت ساختاری و حفاظت فضانوردان و فضاپیماها در برابر تابش برای ماموریت‌های فضایی طولانی‌مدت هستند.

طبق نتایج این تحقیق، ترکیبات مورد استفاده در محافظت از اشعه، از کارایی بالا و پایداری برخوردارند؛ این امر موجب می‌شود که این مواد برای استفاده در ماموریت‌های فضایی، شامل سفر به ماه و مریخ، بسیار مناسب باشند و به حفظ ایمنی فضانوردان و تجهیزات کمک کنند.

ایستگاه فضایی بین‌المللی، به‌ عنوان نمونه‌ای از نبوغ و همکاری انسانی و پلتفرم پژوهشی که مداوم در حال‌ تکامل است، مرزهای اکتشافات علمی را گسترش می‌دهد. آزمایشاتی که در این ایستگاه انجام می‌شود، نه‌ فقط به دانش بشر و جایگاه آن درباره جهان می‌افزاید، بلکه نقش مهمی در پیشرفت علمی و بهبود زندگی بشری دارد.

از پیشرفت‌های پزشکی گرفته تا نوآوری‌های فناوری و درک عمیق‌تر سیاره‌ زمین، از نقش‌های کلیدی این ایستگاه در شکل‌ دادن به آینده‌ای روشن‌تر است.