국제 우주 정거장에서의 20년 과학

지난 20년 동안 국제우주정거장(ISS)에 탑승한 우주비행사들은 다른 곳에서는 할 수 없는 방식으로 과학을 수행했습니다. 지구 상공 약 250마일을 도는 ISS는 장기간 미세 중력 연구에 사용할 수 있는 유일한 실험실입니다.

지난 20년 동안 우주 정거장은 수많은 발견, 과학적 혁신, 독특한 기회 및 역사적 돌파구를 지원했습니다. 이 연구는 우리가 우주를 더 멀리 탐험하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 지구 생명체에게도 도움이 됩니다.

다음은 ISS에 인간이 존재한 20년 동안 달성한 주요 과학적 혁신입니다.

기초 질환 연구

알츠하이머 및 파킨슨병, 암, 천식 및 심장병 - 이러한 상태 중 하나라도 당신의 삶에 영향을 미쳤다면 우주 정거장 연구도 당신에게 영향을 미쳤습니다. 미세 중력 연구는 이러한 질병을 연구하는 과학자들에게 새로운 통찰력을 제공했습니다. 알츠하이머의 연구원들은 지구의 중력의 간섭 없이 신경퇴행성 질환을 유발할 수 있는 단백질 클러스터를 연구했습니다. 암 연구자들은 체내에 혈액, 즉 종양이 형성되기 위해 필요한 혈액 공급을 돕는 내피 세포의 성장을 연구했습니다. ISS에서 자란 세포는 지구보다 더 잘 자라며 새로운 암 치료법을 테스트하는 데 도움이 될 수 있습니다. 유럽 ​​우주국(European Space Agency)의 연구는 기도 염증을 정량화하는 진단 도구의 개발에 도움을 주었습니다. 이 진단 도구는 우주 비행 진단에 도움이 될 뿐만 아니라 천식과 같은 유사한 상태를 진단하기 위한 지구상의 응용 프로그램도 보유하고 있습니다.

계속 타오르는 차가운 불꽃의 발견

과학자들이 화염 소화 실험(FLEX) 연구에서 연료 방울을 태웠을 때 예상치 못한 일이 발생했습니다. 헵탄 연료 방울이 꺼지는 것처럼 보이지만 실제로는 눈에 보이는 불꽃 없이 계속 연소되었습니다. 불은 두 번 꺼졌습니다. 한 번은 눈에 보이는 불꽃이 있고 한 번은 불이 없었습니다. 과학자들이 연소와 소멸의 이중 모드를 가진 큰 방울의 헵탄 연료를 관찰한 것은 이번이 처음입니다. 두 번째 단계는 냉각 화염 화학 열 방출로 알려진 것에 의해 유지되었습니다. 우리는 불을 생각할 때 일반적으로 열을 생각하지만 ISS에서 생성되는 특별한 불꽃은 상황을 조금 더 시원하게 유지합니다.

연소 연구에서 중력을 제거하면 화염의 기본 원리를 탐구할 수 있습니다. 차가운 불꽃이 지구에서 생성되었지만 빠르게 깜박입니다. ISS에서는 차가운 불꽃이 몇 분 동안 타올라 과학자들에게 더 나은 연구 기회를 제공합니다. 일반적인 화염은 그을음, 이산화탄소 및 물을 생성합니다. 차가운 화염은 일산화탄소와 포름알데히드를 생성합니다. 이러한 화학적으로 다른 화염의 거동에 대해 더 많이 알게 되면 더 효율적이고 공해가 적은 차량을 개발할 수 있으며 대규모 화재 진압 테스트에 대한 정의와 방향을 제시하고 차세대 승무원 탐사 차량을 위한 화재 진압제를 선택할 수 있습니다.

새로운 정수 시스템

우주 정거장에서 폐수를 효율적으로 재활용하면 재보급 임무를 통해 물을 제공할 필요성이 줄어듭니다. 우리가 우주로 더 깊숙이 여행하면 재보급이 불가능하므로 이러한 시스템이 필요합니다. JWRS(JEM Water Recovery System)는 소변에서 음용수를 생성합니다. 과거에는 유인 우주선에서 소변과 폐수를 수집하여 저장하거나 배 밖으로 배출했습니다. 그러나 장기 우주 임무의 경우 물 공급이 제한 요소가 될 수 있습니다.

또한 전 세계의 많은 사람들이 깨끗한 물을 이용할 수 없습니다. 위험 지역은 ISS용으로 개발된 기술을 통해 고급 여과 및 정화 시스템에 액세스할 수 있습니다. 스테이션의 물 회수 시스템은 스테이션의 물을 정화 및 여과하여 우주 비행사가 우주에서 사용하는 물의 93%를 회수 및 재활용합니다.

약물 개발

ISS에서 수행된 단백질 결정 성장 실험은 암에서 잇몸 질환에 이르기까지 수많은 질병 치료에 대한 통찰력을 제공했습니다. 인간 단백질을 결정화하여 연구하면 우리 몸과 잠재적인 질병 치료에 대해 더 많이 알 수 있습니다. 이러한 스테이션 실험의 가장 유망한 결과 중 하나는 불치의 유전 질환인 Du chenne 근이영양증(DMD)과 관련된 단백질 연구에서 나왔습니다. 이 연구를 바탕으로 한 DMD 치료제가 임상시험 중이다. 또 다른 조사인 PCG-5는 치료 항체 Keytruda ^® 를 성장시키기 위해 노력했습니다. 보다 균일한 결정 형태로 IV 치료와 달리 주사로 전달할 수 있도록 약물을 개선하는 것이 목표였습니다.

근육 위축 및 뼈 손실 방지

우주 연구는 우주 비행사의 뼈와 근육 손실에 대한 지식과 이러한 영향을 완화하는 방법에 크게 기여했습니다. 얻은 지식은 골다공증과 같은 질병을 다루는 지구상의 사람들에게도 적용됩니다. 미세 중력이 뼈와 근육에 미치는 영향은 연구를 위한 독특한 기회를 제공합니다. 과학자들은 우주 비행사가 우주 정거장에 머무는 동안 경험할 뼈와 근육 손실을 크게 줄이는 운동 루틴과 식이 요법을 개발했습니다.

뼈와 근육에 대한 미세 중력의 영향을 완화하는 방법을 이해하는 것은 달과 화성의 부분 중력 환경에서 미래 탐사에 중요합니다. 지구에서 뼈와 근육 위축은 정상적인 노화, 좌식 생활 방식, 질병으로 인해 발생합니다. 미중력에서 이러한 손실을 연구하면 이를 더 잘 이해하고 잠재적으로 지구에 있는 사람들을 위한 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

미중력에서 신체가 어떻게 변하는지 이해하기

인간이 화성에 갈 때 우리는 우리가 직면한 어려움을 알아야 합니다. 우주 정거장에 장기 체류하면서 미세 중력에서 인체가 변화하는 예상치 못한 방식을 발견했습니다. 예를 들어, 일부 우주비행사들은 예기치 않게 시력 변화를 일으켜 현재 우주 비행 관련 신경 눈 증후군(SANS)으로 알려져 있습니다. 문제 발견을 도운 후 우주 정거장 연구는 SANS를 더 잘 이해할 수 있는 플랫폼 역할을 했습니다.

NASA의 쌍둥이 연구(Twins Study)는 우주 비행사 스콧 켈리(Scott Kelly)가 우주에 있는 동안 지구에 갈 쌍둥이 형제 마크 켈리(Mark Kelly)를 비교했습니다. 그것은 장기 우주 비행이 인체에 미치는 다양한 방식에 대한 통찰력을 제공했습니다. 연구 결과에 따르면 Scott의 유전자 발현이 바뀌었고 그의 신체는 우주에 있는 동안 백신에 적절하게 반응했습니다.

미세 중력에서 식품 재배

보충 식품을 재배하는 능력은 인간이 지구에서 더 멀리 탐험하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 임무를 준비하기 위해 우주 정거장에서 식물을 재배하는 많은 기술이 탐구되었습니다. 2015년 8월 10일, 우주비행사들은 우주에서 처음으로 재배한 샐러드를 시식했고, 우주 비행사는 이제 우주에서 무를 재배하고 있습니다. 우주 비행사가 먹을 수 있도록 채소 시설에서 8가지 종류의 잎채소를 재배하여 최고의 기술을 미세 조정했습니다.

물주기, 조명, 식물 재배를 위한 새로운 솔루션은 미세 중력에서 식량 작물을 만들기 위해 테스트되어야 합니다. ISS는 이러한 테스트를 수행하고 식물이 가장 효과적으로 성장할 수 있는 조건을 확인하기 위한 플랫폼 역할을 했습니다.

마이크로그래비티에서의 3D 프린팅

첫 번째 항목은 2014년 ISS에서 3D 인쇄된 것입니다. Made in Space에서 개발한 프린터는 연구원들이 분석하고 지상에서 만든 부품과 비교한 수십 개의 부품을 생산했습니다. 분석에 따르면 미세 중력은 프로세스에 큰 영향을 미치지 않아 3D 프린터가 우주에서 정상적으로 작동함을 보여줍니다. 이후의 실험에서는 재활용 플라스틱을 사용하여 물체를 인쇄했습니다. BioFabrication Facility는 바이오 잉크의 초미세 층을 사용하여 미세 중력에서 인간의 장기와 조직을 인쇄하는 작은 단계를 밟았습니다.

ISS에서 프린터를 테스트하는 것은 미래의 우주 임무가 지구로부터 더욱 독립적인 길을 열어줍니다. 필요한 품목은 지구에서 보내져 전체 여행 동안 운반되는 대신 3D 인쇄될 수 있습니다. 인쇄에 재활용 재료를 사용하면 장기 임무에서 제한된 보관 공간을 차지할 재료를 사용할 수 있습니다.

자연 재해 대응

승무원 핸드헬드 카메라 이미지를 핵심 구성 요소로 사용하여 스테이션은 미국 및 해외 재해 대응 활동을 지원하기 위해 궤도 데이터 수집에 적극적으로 참여하게 되었습니다. 우주 비행사는 진행 과정에서 폭풍과 화재와 같은 재난의 이미지를 촬영하여 구름 덮개, 홍수 및 육지의 변화를 문서화합니다. 또한 ISS에 탑재된 낙뢰영상센서는 낙뢰의 분포와 변동성을 감지해 악천후예보를 개선한다. 이러한 데이터를 통해 지구에서는 얻을 수 없는 관점에서 재해에 대한 정보에 입각한 대응이 가능합니다.

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