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  來源:Nature自然科研

  一張圖告訴你誰在國際空間站上做了什麼研究。

  二十年前的本周,即2000年11月2日,三名宇航員打開了新建成的國際空間站的大門,漂浮了進去,從此開啟了人類在這個太空前哨上的長期生活和工作。

2019年,宇航員Christina Koch在國際空間站上進行太空行走。來源:NASA/Alamy。

  在此期間,國際空間站上的宇航員進行了大約3000次科學實驗,研究涵蓋一系列學科,包括基礎物理學、地球觀測和生物醫學研究(見「在軌研究」)。國際空間站上的科學研究一度被批評為意義相對不大,與地球上人們的生活沒什麼關係,但隨著宇航員投入更多的時間,國際空間站上的科學研究已經開花結果。成果包括深入認識了人類和動物是如何適應長時間的空間飛行的;材料在空間中的表現(見「高空飛行科學」)。

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  如今,國際空間站上擠滿了現代化的研究設備,包括最近安裝的一台頂級共聚焦顯微鏡。10月30日,目前在國際空間站上的美國宇航局宇航員、生物學家Kate Rubins在接受媒體提問時,在接近零重力的環境中漂浮著說:「這就像把一整個世界一流的大學縮小到空間站的大小。」在過去的一周里,Rubins在空間站上研究了一個植物生長室,並在開展一項物理學實驗,測試液滴在微重力下如何與表面相互作用。  

  空間站上的大多數科學實驗旨在研究物體在微重力下的不同運作方式,如火焰燃燒的方式或小鼠細胞的發育方式,以了解這些經驗是否可以應用於地球上的新技術或藥物。其他實驗則利用空間站在低地軌道上的位置,俯瞰地球或眺望太空。

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  國際空間站上的一些著名實驗:

  冷原子實驗室。物理學家今年報告說,他們利用這一設施首次在太空中創造了一種被稱為玻色-愛因斯坦凝聚(Bose–Einstein condensate)的異常物質狀態。他們研究了原子集體在微重力下的表現。 

  阿爾法磁譜儀。這個附在國際空間站外部的宇宙射線探測器,可以搜尋暗物質粒子。2019年,宇航員不得不進行一系列難度很大的太空行走,以修復這項耗資20億美元實驗的損壞的冷卻泵。

  嚙齒類研究。無數的小鼠和大鼠已經飛上了空間站。百家樂在2019年的一項研究中,日本研究人員報告說,雄性小鼠在國際空間站的籠子里漂浮了35天后,仍然可以生育健康的後代。

  太空中的植物。美國宇航局的宇航員Don Pettit於2012年在國際空間站上記錄了西葫蘆在太空的生長。更重要的是,宇航員已經能夠種植生菜和其他蔬菜,以改善他們在太空中長時間駐留期間的飲食。

  雙胞胎研究。美國宇航局利用擁有同卵雙胞胎宇航員的優勢,監測太空飛行對人體造成的變化。2015-16年,Scott Kelly在國際空間站上度過了近一年的時間,而他的兄弟Mark則留在地球上。目前已發現待在空間站上的雙胞胎出現了基因表達變化。 

  軌道碳觀測衛星-3。該儀器安裝在空間站外,指向地球,在繞地運行的過程中跟蹤二氧化碳的排放情況。

  「我最喜歡的實驗其實與人類健康有關,」美國宇航局前首席科學家、美國國家航空航天博物館館長Ellen Stofan說,「很多人並不知道宇航員在國際空間站上,圍繞人類健康做了多少研究。」

  從國際空間站項目的最初階段開始,科學家們就研究了宇航員在太空的健康狀況,目的是確保他們的肌肉質量不會損失太多,也不會受到太多輻射。但空間站上的研究範圍其實已經擴大了很多,例如研究重力如何影響被稱為T細胞的白細胞的激活,這種白細胞有助於增強人的免疫系統。Stofan說,知道宇航員的免疫系統為何會以及如何在太空中受到抑制,可以幫助地球上的科學家開發更好出的醫療藥物。 

  國際空間站項目涉及美國、俄羅斯、加拿大、日本和11個歐洲國家的合作,它將至少運行到2024年,目前正在討論將其延長到2028年。

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