【阿尔忒弥斯快报09】3D打印、生物实验…最后一艘货运龙飞船带了什么东西回地球

 写在开头:本文出自https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/3d-printing-biology-research-journey-back-to-earth-in-spacex-20-dragon

由我自己翻译,可能有点翻译腔,但是我尽力了,见谅。还要注意一点,原文发布于4月4日,那时龙飞船还未返航,不过不影响阅读,只是提个醒。

以下为正文

2020年3月9日,SpaceX执行了第20次货运补给任务,这艘货运龙飞船携带着数十项科学实验抵达国际空间站。现在,龙飞船要回家了。4月7日,它将离开空间站,并将样本、硬件和数据带回地球。

以下是一些本次随龙飞船返回地球的科研货物的具体细节:

生产营养物质

要想开展长达数年的月球、火星任务,必须要让宇航员们保持健康,而要做到这一点,在太空中制造新鲜食物至关重要。BioNutrients就是一种按需生产长期太空任务所需营养物质的技术演示。

这一过程使用微生物(如面包酵母),以干粉状培养基(酵母食品)和水为基础,制造供人类食用的新鲜营养物质。长期储存的食物会流失一部分维生素,而生产出的新鲜营养物质则可以补充这些维生素。在为期五年的技术演示期间,宇航员们时不时地激活装有酵母(未来还会使用其它微生物)和食物的特殊容器。宇航员们将容器加热,让酵母生产营养物质,然后再把它冷冻,送回地球分析。科学家们想以此来测试这些特质酵母究竟能在可生产营养物质的前提下储存多久(保质期)。尽管这是为太空而设计的,但它也可以在地球工作,为偏远地区的人们提供营养。本次龙飞船将会携带一些样本返航。

BioNutrients容器


NASA宇航员Andrew Morgan与几个BioNutrients容器


太空打印人体器官

在地球引力作用下,人体器官中的微小、复杂结构(如毛细血管)极难利用生物打印(Biological printing)制造。在地球引力环境中,要想让生物组织以特定形状生成,最初的支撑结构至关重要。生物加工设备(BioFabrication Facility,BFF)尝试在微重力条件下,利用比头发宽度小几倍的超细生物墨层来打印人体器官和组织。这项研究是一项长期计划的一部分,该计划旨在利用精细的生物3D打印技术在太空制造完整人体器官。

2019年7月,SpaceX的第18次货运补给任务将此设备运送到ISS,现在,它要返回地球了。据Techshot总裁兼CEO约翰•维尔林格(JohnVellinger)称,该设备已完成对基本功能的验证。任务团队将在该设备回到地球后对它进行升级,使其在重返ISS时可进行更高吞吐量的工作。

NASA宇航员Christina Koch与几个BioFabrication Facility培养基包

心脏研究

工程化心肌组织实验专注于研究心肌组织在太空中的功能。它使用独特的三维组织,由来源于人体诱导多能干细胞(hiPSCs)的心脏细胞制成,本质上是成人干细胞。工程化心肌组织(EHTs)是一种复杂的三维结构,每个都有几粒米那么大。与培养皿或烧瓶中的扁平细胞培养物相比,这种结构更接近人体内的组织。

研究人员预计,微重力环境下的EHTs与地面环境下的EHTs在功能、结构和基因表达方面存在显著差异。了解这些差异有助于找到并减轻未来长期任务中可能出现的问题。为此实验开发的设备,也促进了一些在地球使用的设备的研发,使得它们更先进、更高效、更经济。本次任务将带一些EHTs回地球,以便研究人员观察它们是否能从微重力下发生的变化中恢复过来。

NASA宇航员Jessica Meir正在进行工程化心肌组织实验

生物膜研究

太空生物膜研究,专注于研究微生物及其生物膜的形成,此研究的一部分样本将乘坐龙飞船返回地球。生物膜是生长在潮湿表面的一种或多种微生物(包括细菌、真菌和原生生物)的集合。生物膜的形成会导致航天器设备故障,还会使人生病,可能对未来的长期载人任务构成严重威胁。研究如何更好地控制生物膜,有助于保护载人飞船和宇航员,也有助于防止地球上的微生物跟着人类一起跑到其它星球。

NASA宇航员Christina Koch正在进行太空生物膜研究,这项研究的目的是检验不同微生物所产生的生物膜,以及不同微生物群落互相附着与在不同表面附着的情况

微重力环境淀粉样形成研究

环切液滴研究(The Ring Sheared Drop investigation)利用了流体在微重力下漂浮的性质,这使得研究人员能够观察因表面张力而不是容器聚而集在一起的液体中淀粉样纤维(amyloid fibrils)的形成。淀粉样蛋白是在器官和组织中的异常纤维沉积,与阿尔茨海默病等神经退行性疾病息息相关。这种蛋白质可以变性(失去特有性质)并沉淀,或从溶液中析出。随着时间的推移,它们可能会破坏组织和器官的正常功能。这项研究有助于让我们更好地了解并治疗神经退行性疾病。没有固体屏障情况下的液体流动数据还可以促进先进材料的研发。这项研究的样本将搭乘龙飞船返回地球。

NASA宇航员Christina Koch与Nick Hague在命运号实验舱中的合影,Hague正在准备微重力实验手套箱,即将进行开始进行环切液滴研究



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