2020年国际空间站最佳科学图片

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2020年国际空间站最佳科学图片

字幕制作：哇喳

2020这一年，新冠疫情给很多事情按下了暂停键，但对国际空间站（International Space Station）来说，2020年却相当繁忙。去年11月，我们庆祝了人类在空间站上持续生活和工作的第20个年头，截止2020年底，国际空间站已经接待了242名宇航员，进行了超过3000个科学实验。在过去的一年中，空间站的研究范围从微重力下的萝卜生长，到360度全方位的空间站生活摄影，再到监测我们的地球。得益于商业载人计划（Commercial Crew Program）的发展，能同时执行任务的长期在站宇航员人数增加到了创纪录的7名，为空间站的科学研究创造了更多的时间，将为地球上的我们带来更多的益处，同时也有助于人类为进一步探索太空做好准备。

现在，不如让我们来看一下空间站中的宇航员在2020年进行的一些突破性研究：

360度全方位的空间站生命摄影



“国际空间站体验”相机

2020年，空间站上的机组人员既是视频的拍摄者，又是一款名为“国际空间站体验”（The ISS Experience）的虚拟现实产品的拍摄对象。“国际空间站体验”拍下了这一特殊的在轨实验室中的生活，创造了电影般的虚拟现实体验。在上面的图片里，美国航空航天局（NASA）的宇航员杰西卡·梅厄（Jessica Meir）出现在了背景中，正在替换生命科学手套箱（Life Science Glovebox）内用于培养骨骼样本的介质。

空间站内的嗡嗡声



宇航员克里斯·卡西迪扛着“宇航蜂”机器人

NASA和俄罗斯的宇航员并不是在轨实验室中仅有的忙碌“打工人”，空间站中还有无处不在的机器人助手“宇航蜂”（Astrobees）。上面的图片中，第63远征队（Expedition 63）指挥官克里斯·卡西迪（Chris Cassidy）给3个自由飞行宇航蜂立方体机器人中的2个接通了电源，为国际空间站的希望机器人编程挑战赛（Kibo Robot Programming Challenge）作准备状态测试。挑战赛为学生们提供了难得的机会，让他们能在这些自主机器人上尝试自己设计的计算机代码。宇宙锋配备了摄像头和传感器，来帮助进行一系列在轨操作，例如监控、采样和其他例行任务，让空间站内的宇航员腾出更多时间进行重要的科学研究。

瞥向窗外



窗口观测研究设备处的宇航员杰西卡·梅厄和安德鲁·摩根

通过空间站的窗口观测研究设备（Window Observational Research Facility，WORF），梅厄和NASA宇航员安德鲁·摩根（Andrew Morgan）拍下了地球的照片。窗口观测研究设备为研究我们地球的遥感仪器以及宇航员的手持摄影提供了便利。

用于测试的一个工具



STPSat-4卫星的部署

这张图片展示的是太空测试计划卫星-4（Space Test Program Satellite – 4，STPSat-4）的部署，STPSat-4卫星上装有太空天气传感器、太阳能电池板、天线阵列以及用于追踪卫星位置及其天文学环境的设备。太空测试计划演示了纳米卫星平台如何能做到整合一系列新技术。

转过身来



宇航员克里斯·卡西迪准备进行VECTION研究

宇航员克里斯·卡西迪（Chris Cassidy）准备进行长期低引力对自我运动知觉的影响（The Effect of Long Duration Hypogravity on the Perception of Self-Motion，VECTION）研究，这项研究的目的在于研究重力不足将如何影响人视觉上对运动、方向和距离的解读能力。如果我们能更好地了解宇航员的前庭系统及其对感觉知觉的参与（学习何时以及以何种方式认同他们的视觉、触觉和其他感觉），就可以在各种各样的环境中为人类生活提供助益。

保持低温



宇航员克里斯蒂娜·科赫在冷原子实验室工作

NASA宇航员克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）在完成破纪录的任务返回地球之前，曾做过的最后一批实验之一是冷原子实验室（Cold Atom Lab，CAL）的相关研究，冷原子实验室能将气体降至非常接近绝对零度的温度，让气体量子效应的研究成为可能。这项研究可以让物理学家深入了解量子力学的基本定律，并支持诸如超精密传感和计时等技术的发展。

或能改善药物递送的小气泡



电解测量电极

在国际空间站上，有很多实验在没有宇航员的监控下也能顺利进行，但也有一些其他的实验须要在站的宇航员在整个实验过程中替换相应的零部件。卡西迪与载人龙飞船示范2号任务（Crew Dragon Demo-2）的两位宇航员，鲍勃·本肯（Bob Behnken）和道格·赫尔利（Doug Hurley）一起，就为电解测量（Electrolysis Measurement，EM）实验替换了大量的样品。电解测量实验的目的在于观察利用电解产生的气泡，小小的气泡看似不值一提，但借助这种方法，我们能更好地了解气泡的生长方式，从而改进某些医疗技术，例如递送药物的皮肤贴片技术。

握力挑战



宇航员维克多·格洛弗正在进行握力实验

在到达空间站短短几天之后，NASA宇航员维克多·格洛弗（Victor Glover）就着手进行了欧洲空间局（European Space Agency，ESA）的握力（GRIP）实验。这项实验研究的是长时间的航天生活环境，会对宇航员操纵物体时握力的调节和上肢的运动轨迹造成什么样的影响，具体动作包括振动摇晃物体、快速松开握住物体的手以及轻拍手势。握力实验的数据可用于甄别宇航员在不同的引力环境之间移动时存在的潜在危险。

太空中的心脏



宇航员杰西卡·梅厄正在进行工程心脏组织实验



宇航员凯特·鲁宾斯正在进行重要心脏研究

在站期间，NASA宇航员梅厄和凯特·鲁宾斯（Kate Rubins）都进行着心脏相关的研究。梅厄进行的是工程心脏组织（Engineered Heart Tissue，EHT）实验，或许能帮助我们更好地了解心脏的各种功能，还可能给药物研发以及与心脏功能障碍有关的其他应用带来新的曙光。鲁宾斯进行的则是重要心脏（Cardinal Heart）研究，研究的目的是帮助科学家了解心脏肌肉的衰老和衰弱，从而为地球上的人类和太空中的宇航员提供新的防护与治疗方法。

描绘我们的地球



地球观察者

在站乘员地球观测（Crew Earth Observations，CEO）实验使用空间站宇航员拍摄的照片，来记录我们的地球因人类行为而发生的变化，这里的人类行为涵盖了从城市的增长和水库的建设，到自然人口流动事件等各个方面。这一类图像也能做到向地球反馈我们的灾难响应情况。由卡西迪拍摄的这张图片显示的是飓风劳拉（Hurricane Laura），当时正处于得克萨斯州与路易斯安那州边境的沿海。

在微重力下生成液滴



宇航员本肯正在使用微重力科学手套箱

本肯在微重力科学手套箱（Microgravity Science Glovebox，MSG）内进行液滴生成研究（Droplet Formation Study），这项实验评估了得而达水龙头公司（Delta Faucet）水动力花洒（H2Okinetic showerhead）的水滴形成和水流量。微重力研究可以帮助技术的改进，创造出更好的性能、提升用户体验，同时节约水资源和能源。

萝卜大丰收



宇航员凯特·鲁宾斯正在收获萝卜



空间站萝卜的特写

在27天的周期中，鲁宾斯悉心照料并收获了一批空间站萝卜，这是植物栖息地2号（Plant Habitat-02）实验的一部分。这项研究将有助于我们优化特定空间环境中的植物生长，以及对植物营养和味道进行评估。之所以选择萝卜，是因为它们是一种营养价值较高的典型可食用植物，萝卜具有较短的栽培时间，并且在遗传上与拟南芥（一种经常用于微重力环境研究的植物）相似。

机器人的安全存储



宇航员们正在进行RiTS安装前的准备工作

在第19次SpaceX商业补给任务中，“机器人旅馆”机器人工具存放（Robotic Tool Stowage ，RiTS）抵达了国际空间站，作为关键机器工具的一个保护性存储单元。在上面的图片中，卡西迪与本肯和赫尔利一起正在进行RiTS的安装前准备工作，RiTS已在太空行走期间完成了安装。这个“机器人旅馆”的第一批客人是两个机器人外部泄漏定位器（Robotic External Leak Locators，RELL）。RELL是一种“嗅探器”，作用是帮助任务执行人员检测空间站外部氨泄漏的位置，并迅速确认检修是否成功完成。RELL是国际空间站上一次非常成功的技术演示，该技术经证明具有完备的功能，因此后续又启动了第二个RELL的存储。

未来的太空旅行



宇航员正在进行神经实验

俄罗斯宇航员伊万·瓦格纳（Ivan Wagner，位于图片前景）和阿纳托利·伊万申（Anatoly Ivanishin）在星辰号服务舱（Zvezda Service Module）中，拍下了这张合影。瓦格纳佩戴着神经实验室（Neurolab）设备，正在进行俄罗斯Pilot-T实验，实验的目的是探索太空旅行者在未来的行星飞行任务中驾驶航天飞船的方式。

对材料进行测试



部署前的MISSE飞行设施

日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）的宇航员野口聪一（Soichi Noguchi）从希望号实验舱（きぼう，Kibō，Hope）的气闸内部，审查了国际空间站材料实验飞行设施（Materials ISS Experiment Flight Facility，MISSE-FF）的外部实验装置，有了这一设施，科学家就能在恶劣的太空环境中测试材料、涂层和组件，或是进行其他的大型实验，

解码DNA



宇航员克里斯·卡西迪正在进行DNA测序

上图中，NASA宇航员、第63远征队指挥官克里斯·卡西迪正在和谐号节点舱（Harmony module）内部工作，给微生物DNA样品进行测序和鉴定。2016年，鲁宾斯首次在国际空间站上对DNA进行了测序，卡西迪和鲁宾斯2020年的工作正是建立在当年的研究基础上。

迎接新的龙飞船



SpaceX龙飞船与空间站对接

SpaceX升级版的货运龙飞船太空舱（Dragon cargo capsule）于2020年12月首次抵达空间站，带去了诸多新的微重力科学实验。第21次SpaceX货物补给任务运送了一个新的气闸，以及数个心脏组织、大脑类器官、太空生物采矿等实验。升级后的货运龙飞船让可携带到空间站和从空间站返回的研究数量均得到了可观的提升。

科学样品



宇航员克里斯·卡西迪和各种各样的体液样本

卡西迪展示了作为食物生理学实验（Food Physiology experiment）的一部分所收集的血液、唾液、尿液和粪便样本，这项研究的目的在于记录饮食改善对人体生理的影响，以及这种改善对航天飞行适应能力的增强效果。

回音回音回音



宇航员杰西卡·梅厄正在进行血管回音实验

在太空环境中，某些血管壁可能会变得更厚更硬，为了更好地了解太空飞行对这一过程的影响，图片中梅厄正在进行血管回音（Vascular Echo）实验，用超声波对自己的血管进行监测。

注：文中所有图片均来自国际空间站项目研究办公室（International Space Station Program Research Office）。

参考来源：

https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/best-science-photos-2020