science >> Wetenschap >  >> Astronomie

schoenen verbeteren, douches, 3D-printen:lancering van onderzoek naar het ruimtestation

Airbus-werknemers pakken het Bartolomeo-platform uit in het Kennedy Space Center van NASA in Florida ter voorbereiding op de lancering naar het internationale ruimtestation. Het platform, vervaardigd door Airbus Defense and Space, host meerdere externe payloads in een lage baan om de aarde. Krediet:NASA

Een verscheidenheid aan wetenschappelijke onderzoeken, samen met benodigdheden en apparatuur, lancering naar het internationale ruimtestation tijdens de 20e missie van SpaceX voor commerciële bevoorradingsdiensten. Het Dragon-vrachtruimtevaartuig zal de aarde op 6 maart verlaten vanaf Space Launch Complex 40 op Cape Canaveral Air Force Station in Florida. De lading omvat onderzoek naar de productie van deeltjesschuim, vorming van waterdruppels, de menselijke darm en andere geavanceerde onderzoeken.

Het ruimtestation, nu in zijn 20e jaar van voortdurende menselijke aanwezigheid, biedt mogelijkheden voor onderzoek door overheidsinstanties, particuliere industrie, en academische en onderzoeksinstellingen. Dergelijk onderzoek ondersteunt Artemis, NASA's missies naar de maan en Mars, en leidt tot nieuwe technologieën, medische behandelingen en producten die het leven op aarde verbeteren.

Hightech schoenen uit de ruimte

Particle foam molding is een productieproces waarbij duizenden pellets in een mal worden geblazen waar ze samensmelten. Het schoenenbedrijf Adidas gebruikt dit proces om prestatie-middenzolen te maken, de laag tussen de zool van een schoen en de binnenzool onder je voet, voor zijn producten. Het BOOST Orbital Operations on Spheroid Tesellation (Adidas BOOST) onderzoek kijkt naar hoe meerdere soorten pellets zich gedragen in dit vormproces. Door gebruik te maken van één type korrel ontstaat een schuim met dezelfde eigenschappen in de gehele zool. Door meerdere soorten pellets te gebruiken, kunnen ingenieurs de mechanische eigenschappen veranderen en de prestaties en het comfort van de schoenen optimaliseren. Door de zwaartekracht uit het proces te verwijderen, kunnen de beweging en locatie van de pellet tijdens het proces van dichterbij worden bekeken.

De resultaten van dit onderzoek kunnen de voordelen aantonen van microzwaartekrachtonderzoek voor productiemethoden, bijdragen aan een groter commercieel gebruik van het ruimtestation. Nieuwe processen voor het vormen van deeltjesschuim kunnen een groot aantal andere industrieën ten goede komen, inclusief verpakking en opvulmateriaal.

Nieuwe faciliteit buiten het ruimtestation

De Bartolomeo-faciliteit, gemaakt door ESA (European Space Agency) en Airbus, hecht aan de buitenkant van de Europese Columbus-module. Ontworpen om nieuwe wetenschappelijke mogelijkheden te bieden aan de buitenkant van het ruimtestation voor commerciële en institutionele gebruikers, de faciliteit biedt een onbelemmerd uitzicht op zowel de aarde als de ruimte. Experimenten die in Bartolomeo worden georganiseerd, krijgen uitgebreide missiediensten, inclusief technische ondersteuning bij het voorbereiden van de lading, lancering en installatie, operaties en gegevensoverdracht en optionele terugkeer naar de aarde. Mogelijke toepassingen zijn aardobservatie, robotica, materiaalkunde en astrofysica.

Airbus werkt samen met het Office of Outer Space Affairs van de Verenigde Naties om VN-lidstaten de mogelijkheid te bieden een lading op Bartolomeo te laten vliegen. Ontwikkelingslanden worden in het bijzonder aangemoedigd om deel te nemen, en de missie is gewijd aan de verwezenlijking van de doelstellingen voor duurzame ontwikkeling van de VN. Bartolomeo is genoemd naar de jongere broer van Christoffel Columbus.

Menselijke darmcellen die microvilli vormen in Emulate's Intestine-Chip. Krediet:emuleren

Water besparen onder de douche

Droplet Formation Studies in Microgravity (Droplet Formation Study) evalueert de vorming van waterdruppels en de waterstroom van de H2Okinetic douchekoptechnologie van Delta Faucet. Gereduceerde stroomsnelheden in douchetoestellen besparen water, maar kan ook hun effectiviteit verminderen. Dat kan ertoe leiden dat mensen langer douchen, het ondermijnen van het doel om minder water te gebruiken. De volledige effecten van zwaartekracht op de vorming van waterdruppels zijn onbekend, en onderzoek naar microzwaartekracht kan de technologie helpen verbeteren, betere prestaties en een verbeterde gebruikerservaring creëren en tegelijkertijd water en energie besparen.

Inzicht dat uit dit onderzoek is verkregen, heeft ook potentiële toepassingen in verschillende toepassingen van vloeistoffen op ruimtevaartuigen, van menselijke consumptie van vloeistoffen tot afvalbeheer en gebruik van vloeistoffen voor koeling en als drijfgas.

De menselijke darm bestuderen op een chip

Organ-Chips als platform voor het bestuderen van effecten van ruimte op menselijke enterische fysiologie (Gut on Chip) onderzoekt het effect van microzwaartekracht en andere ruimtegerelateerde stressfactoren op de menselijke geïnnerveerde darm-chip (hiIC) van biotechnologiebedrijf Emulate. Dit Organ-Chip-apparaat maakt de studie van orgaanfysiologie en ziekten in een laboratoriumomgeving mogelijk. Het maakt geautomatiseerd onderhoud mogelijk, inclusief beeldvorming, bemonstering, en opslag in een baan om de aarde en data-downlink voor moleculaire analyse op aarde.

Een beter begrip van hoe microzwaartekracht en andere potentiële stressoren in de ruimtevaart de darmimmuuncellen en de vatbaarheid voor infecties beïnvloeden, zou de gezondheid van astronauten kunnen helpen beschermen bij toekomstige langetermijnmissies. Het zou ook kunnen helpen bij het identificeren van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van darmziekten en mogelijke doelen voor therapieën om ze op aarde te behandelen.

Het Multi-use Variable-g Platform (MVP) dat wordt gebruikt voor het MVP Cell-03-experiment, getoond met de MVP-deur verwijderd en twee carrousels erin. Krediet:Techshot, Inc.

Naar beter 3D-printen

Zelfassemblage en zelfreplicatie van materialen en apparaten kan 3D-printen van vervangende onderdelen en reparatiefaciliteiten mogelijk maken tijdens toekomstige langdurige ruimtereizen. Een beter ontwerp en assemblage van structuren in microzwaartekracht zou ook een verscheidenheid aan velden op aarde ten goede kunnen komen, van geneeskunde tot elektronica.

De niet-evenwichtsverwerking van deeltjessuspensies met thermische en elektrische veldgradiënten (ACE-T-ellipsoïden) ontwerpt en assembleert complexe driedimensionale colloïden - kleine deeltjes die in een vloeistof zijn gesuspendeerd - en regelt de dichtheid en het gedrag van de deeltjes met temperatuur. Zelf-geassembleerde colloïdale structuren genoemd, deze zijn essentieel voor het ontwerp van geavanceerde optische materialen, maar controle van deeltjesdichtheid en gedrag is vooral belangrijk voor hun gebruik bij 3D-printen. Microzwaartekracht geeft inzicht in de relaties tussen deeltjesvorm, kristal symmetrie, dichtheid en andere kenmerken.

Functionele structuren op basis van colloïden kunnen leiden tot nieuwe apparaten voor chemische energie, communicatie, en fotonica.

Groeiende menselijke hartcellen

Generatie van cardiomyocyten uit door mensen geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiale voorlopers uitgebreid in microzwaartekracht (MVP Cell-03) onderzoekt of microzwaartekracht de productie van hartcellen uit door mensen geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSC's) verhoogt. HiPSC's zijn volwassen cellen die genetisch opnieuw zijn geprogrammeerd in een embryonale pluripotente staat, wat betekent dat ze aanleiding kunnen geven tot verschillende soorten cellen. Hierdoor kunnen ze een onbeperkte bron van menselijke cellen leveren voor onderzoek of therapeutische doeleinden. Voor MVP Cell-03, wetenschappers induceren de stamcellen om voorlopercellen van het hart te genereren, kweek die cellen vervolgens op het ruimtestation voor analyse en vergelijking met culturen die op aarde zijn gekweekt.

Deze hartcellen of cardiomyocyten (CM's) kunnen helpen bij de behandeling van hartafwijkingen veroorzaakt door ruimtevluchten. In aanvulling, wetenschappers zouden ze kunnen gebruiken om cellen aan te vullen die zijn beschadigd of verloren zijn gegaan als gevolg van hartaandoeningen op aarde en voor celtherapie, ziektemodellering en medicijnontwikkeling. Menselijke hartweefsels die door ziekte zijn beschadigd, kunnen zichzelf niet herstellen, en verlies van CM's draagt ​​bij aan uiteindelijk hartfalen en overlijden.