3D プリント、シミュレートされた星屑...国際宇宙ステーションが新たな「入居者」を迎える

宇宙のユニークな微小重力環境は、科学者が集まる実験の宝庫です。たとえば、高性能の冷却原子時計の操作、胚性幹細胞の培養、微小重力環境での結晶成長の研究など、いずれも地球上では実現が難しい作業です。

11月中旬、ノースロップ・グラマン社のシグナス補給飛行10号（CRS-10）が国際宇宙ステーションへ向かいます。宇宙飛行士のための数トンの物資に加え、搭載されている貨物には数多くの科学実験装置も含まれています。アメリカ航空宇宙局（NASA）の公式ウェブサイトに掲載された最近のレポートによると、これらの実験は、3Dプリントやリサイクルから、星屑から天体を作るシミュレーションまで多岐にわたる。これらは、現在国際宇宙ステーションで行われている何百もの調査のほんの一部に過ぎない。分野は異なるが、その最終的な目的は人類の幸福である。

統合型3Dプリンターとリサイクラー3Dプリントとリサイクル
Refabricator 3D プリンターは、国際宇宙ステーションに初めて導入された 3D プリンターとリサイクラーの統合型プリンターです。廃棄プラスチック材料を高品質の 3D プリントフィラメントにリサイクルできるため、長期間の宇宙ミッション中に持続可能な製造、修理、リサイクルが可能になります。

この装置は深宇宙探査にかかるコストを大幅に削減すると期待されています。リサイクル機能により、宇宙飛行士はより多くの物資を運ぶ必要がなくなります。現在、1 ポンドの貨物を宇宙に送るのに 1 万ドルかかります。これによりコストが節約され、より多くのスペースが解放されます。この技術が現在直面している課題には、品質管理と原材料の一貫性が含まれます。

この実験はNASAの技術実証局の資金提供を受けており、同局の宇宙製造（ISM）技術開発ロードマップの重要な部分となっている。

微小重力の感覚入力<br /> 微小重力下での感覚入力の変化は誤って解釈され、速度、距離、方向の推定に誤りが生じる可能性があります。 VECTION実験では、この状況を調査し、長期ミッション中に人々が変化する感覚入力に適応できるかどうか、そして地球に帰還した後にこの適応がどのように変化するかを調査しました。

実験中、宇宙飛行士は仮想現実ディスプレイを使用して、物体までの距離、物体の長さ、宇宙空間における物体の向きを推定します。テストは宇宙飛行士の飛行前、飛行中、飛行後に実施されます。主任研究者のローレンス・ハリス氏によると、この研究の名前は、自己運動の視覚錯覚、つまり相対運動錯覚に由来しているという。これは、人が静止しているにもかかわらず、周囲の世界が動いているように見えるときに起こります。カナダ宇宙庁（CSA）がこの研究に資金を提供しました。

タンパク質結晶の実験的成長画像提供: NASA 、宇宙でセメントを固める
MVP-Cell 05 実験では、遠心分離機を使用して可変重力環境を作り、セメント硬化の複雑なプロセスを研究します。これは、最終的には地球外の天体でコンクリートを製造して使用するための第一歩です。

このテストは、微小重力下でのセメントの硬化プロセスを研究した「微小重力セメント硬化研究（MICS）」と呼ばれる以前の研究のフォローアップである。これらの研究は、エンジニアがセメントの微細構造と材料特性をより深く理解し、より安全で軽量な宇宙居住施設を設計し、地球上のセメント処理技術を向上させるのに役立ちます。この調査はNASAの資金提供を受けた。

スターダストのシミュレーション<br /> 宇宙の形成の過程で、恒星の活動によって生じた塵が中程度の粒子に集まり、最終的に惑星、衛星、その他の天体になりました。しかし、これらのプロセスについては未だに多くの未解決の謎が残っています。 EXCISS 実験では、太陽系形成の初期に存在した高エネルギー、低重力の状態をシミュレートすることで、その答えを探ります。科学者たちは、特別に調合された塵に電流を流し、形成される粒子の形状と質感を研究する予定だ。

フランクフルト大学の主任研究者タマラ・コッホ氏は、この塵はフォルステライト（Mg2SiO4）粒子で構成されており、直径は人間の髪の毛ほどだと説明した。フォルステライトは多くの隕石の主な鉱物であり、宝石のペリドットとしても知られています。国際宇宙ステーション国立研究所は、EXCISS 実験に資金を提供しました。

パーキンソン病と闘うために結晶成長を研究
CASIS PCG-16実験では、重要なタンパク質であるロイシンリッチリピートキナーゼ2（LRRK2）の大きな結晶を微小重力下で成長させ、地球上で分析することを検討します。このタンパク質はパーキンソン病の進行と関連しており、その形状と形態をさらに研究して最終的に特定することで、科学者がパーキンソン病の病理をより深く理解し、より優れた治療法を開発するのに役立つ可能性があります。重力下で成長するLRRK2結晶は研究するには小さすぎてコンパクトすぎるため、微小重力はこの研究の重要な要素となります。

より優れたガス分離膜<br /> 膜は、廃ガスから二酸化炭素を分離・除去し、温室効果ガスの排出を削減する最もエネルギー効率が高く、費用対効果の高い技術の 1 つです。 CEMSICA 実験では、わずか 100 ナノメートル以下の細孔を持つケイ酸カルシウム (CS) 粒子から作られた膜をテストします。

微小重力下でこれらの膜を製造すれば、地球上で製造する際の課題の一部が解決され、科学者はより少ないエネルギーとコストでより耐久性の高い膜を開発できるようになる。

出典：科技日報

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