美国国家航空航天局向空间站进行科学实验的补给任务

诺斯罗普•格鲁曼公司为美国国家航空航天局执行的第18次国际空间站商业补给服务任务对植物突变和泥石流结构等主题进行了科学调查，并展示了来自日本、乌干达和津巴布韦的相机技术和小型卫星。将这些调查结果运送到轨道实验室的天鹅座飞船计划最早于11月6日从位于弗吉尼亚州沃洛普斯岛的美国国家航空航天局沃洛普斯飞行设施的大西洋中部地区航天港发射。

以下是前往空间站执行此次任务的一些科学调查的详细信息：

生物打印组织

生物制造设施（BFF），如图所示，配有先进的空间实验处理器（ADSEP），在升级后返回空间站。该设施拥有BFF-Meniscus-2，它试图使用生物墨水和细胞3D打印半月板或膝关节软骨组织。

美国国家航空航天局肯尼迪航天中心高级植物栖息地内的植物与四个种子袋中的两个一起在轨道上收集种子，用于植物栖息地-03调查。种子返回地球，稍后将飞回太空。研究结果有助于确定第二代空间适应是否持续或稳定。

与普通亲水性砂相比，疏水性细砂平坦表面上的水滴竖立起来，形状更圆。灾难性火灾后泥石流研究这种气泡沙结构在微重力条件下的形成和稳定性，以提高对泥石流的理解、建模和预测，并支持开发创新解决方案，防止灾难性火灾发生。

这张图片显示了来自哺乳动物牛卵巢的颗粒细胞，它们调节卵子的成熟并在生育能力中发挥作用。OVOSPACE研究检查了微重力是否会影响这些和其他卵巢细胞。

BIRD-5津巴布韦团队为将从空间站部署的立方体卫星进行振动测试。

生物制造设施（BFF）在2019年首次太空之旅中成功打印了部分人类膝关节半月板和大量人类心脏细胞。现在，有效载荷正以新的能力返回微重力实验室，以进一步进行人体组织打印研究。

3D生物打印机测试微重力是否能够打印出比地面打印质量更高的组织样本。长期目标是使用3D生物打印技术，通过打印替代器官和组织，帮助需要移植的患者缓解器官短缺。

Redwire负责太空制造和运营的执行副总裁John Vellinger表示：“BFF正在进行的研究对人类健康的未来具有令人兴奋的意义。”“除了为我们在地球上的生活带来明显的好处外，现在在国际空间站上推进这项技术是为未来商业空间站的工作做准备的好方法，商业空间站可以配备BFF等关键研究技术。”

在未来的任务中，BFF-Menicus-2将使用升级后的设施来评估使用BFF使用生物墨水和细胞3D打印膝关节软骨组织的情况。进一步证明空间组织制造能力也有助于空间站继续扩大商业用途，制造用于地面移植的组织和器官。BFF-Menicus-2由国际空间站国家实验室赞助。

评估植物如何适应空间

暴露在太空中的植物会发生变化，包括在其DNA中添加额外的信息，这些信息调节基因的开启或关闭，但不会改变DNA本身的序列。这个过程被称为表观遗传变化。植物习性-03评估了在太空中生长的一代植物的这种适应是否可以转移到下一代。

这项研究的长期目标是了解表观遗传学如何有助于植物在太空中使用的适应性策略，并最终开发出更适合用于未来提供食物和其他服务的植物。研究结果还可以支持制定战略，使作物和其他具有重要经济意义的植物适应地球边缘和开垦栖息地的生长。

在早期的实验中，研究人员注意到，许多与植物表观遗传修饰相关的基因在太空中的表达方式不同。在其他研究中，研究人员导致植物缺乏与特定表观遗传变化相关的关键基因。这些植物比野生型（天然存在）植物和地面对照更容易受到太空飞行的影响。

佛罗里达大学教授、首席研究员Anna Lisa Paul表示：“这表明，这些变化在植物对太空环境的生理适应中发挥着重要作用。”“下一个问题，也是这项实验的主题，是这些太空飞行诱导的表观遗传学变化是否会传递给下一代植物，并可能为该环境带来适应性优势。”

泥浆流混合物

气候变化和全球变暖正在导致野火的增加。当野火烧毁植物时，燃烧的化学物质会形成一层薄薄的土壤来阻挡雨水。雨水会侵蚀土壤，并可能演变成灾难性的泥石流，将沉重的巨石和碎片带下山，对基础设施、流域和人类生活造成重大破坏。国际空间站国家实验室赞助的“野火后泥石流微结构”（TangoLab Mission-28）评估了这些泥石流的成分，包括沙子、水和滞留空气。

加州大学圣地亚哥分校结构工程系助理教授Ingrid Tomac表示：“重力在这一过程中发挥着至关重要的作用，它将空气从混合物中向上排出，并将颗粒向下吹到水底。”“因此，消除重力可以深入了解这些沙子-水-空气混合物的内部结构动力学，并为其行为提供基线。”

研究结果可以提高对控制野火后碎片运动的基本机制的理解，包括泥石流如何捕获气泡和携带沉重的巨石。这项调查还可以帮助开发和验证基本方程，以模拟和预测泥石流的传播和速度及其对房屋、基础设施和自然障碍物的影响。

微重力条件下卵巢细胞的发育

OVOSPACE由美国国家航空航天局和意大利航天局赞助，由意大利航天局协调，研究微重力对牛细胞培养的影响，这项研究可以改善地球上的生育治疗，并有助于为未来人类在太空定居做准备。

罗马萨皮恩扎大学实验医学系的首席研究员Mariano Bizzarri解释说，长时间生活在月球或火星重力降低的环境中可能会损害生育能力。

Bizzari说：“这威胁到在地球以外建立永久或扩大定居点的目标。”“生殖功能的放松也可能带来额外的健康风险。我们的研究结果可以提高对卵子发育的了解，并确定在太空任务中保护生殖潜力的对策和治疗目标。这项研究还可以支持开发提高或恢复地球人生育能力的治疗方法。”

乌干达和津巴布韦的首批卫星

BIRD-5是一个立方体卫星星座：PEARLAFRICASAT-1，乌干达开发的第一颗卫星；津巴布韦第一颗卫星ZIMSAT-1；和来自日本的TAKA。BIRD-5使用商用现成相机对地球进行多光谱观测，并展示了一种高能电子测量仪器。所收集的统计数据有助于区分裸地与森林和农田，并可能表明农业增长的质量。这将有助于改善乌干达和津巴布韦公民的生活。

作为一个跨境大学项目，BIRDS为发展中国家的学生提供动手开发卫星的机会，为他们本国的类似空间技术项目奠定了基础，这些项目最终可能在那里产生可持续的太空项目。

梅丽莎•加斯基尔

国际空间站项目研究办公室

约翰逊航天中心