阿尔忒弥斯登月及更远任务的空间站解决方案
将航天器送上月球或火星简直就是火箭科学。虽然火箭科学有助于将航天器送上月球，但还需要其他科学领域来维持生命，并在月球旅行和月球表面进行活动。国际空间站上的实验是大部分科学的基础，有助于为阿尔忒弥斯任务奠定基础。
11月16日，美国国家航空航天局在阿尔忒弥斯一号飞行测试中，在太空发射系统（SLS）火箭上发射了猎户座飞船。虽然无载人飞行将有助于美国国家航空航天局了解火箭和航天器在深空环境中的性能，但该机构也在努力开发未来阿尔忒弥斯任务所需的能力。这些任务将使宇航员返回月球表面，开发在月球上建立长期存在所需的基础设施，并作为将宇航员送上火星的垫脚石。
阿尔忒弥斯宇航员将需要在深空生活和工作，并在长达数天或数周的探险中穿越月球表面。国际空间站正在进行的科学调查和技术演示可以帮助解决与月球和火星任务相关的许多障碍。
以下是轨道实验室的一些工作如何帮助我们在返回月球、火星和更远的地方时应对未来的挑战。
美国国家航空航天局宇航员杰西卡•沃特金斯和鲍勃•海因斯正在研究XROOTS，该项目使用空间站的Veggie设施测试液体和空气技术来种植植物，而不是传统的生长介质。这些技术可以为未来的太空探索提供更大规模的作物生产。
这些图像比较了在空间（上图）和地面（下图）中混合的水泥浆。来自太空的样本显示出材料中更多的孔隙或开放空间，影响混凝土强度。地球样品中的晶体比太空硬化样品中的结晶分离得更多。
欧空局宇航员Matthias Maurer在国际空间站测试德国航空航天中心（DLR）的生物打印急救实验。该设备根据需要使用由患者细胞制成的生物墨水3D打印自定义伤口贴片。
挑战：食物供应有限
解决方案：水培和气培食品生长
人类需要食物和水才能生存，但在更长的任务中，包装食品的质量和营养价值可能会降低。在月球和整个太阳系执行任务期间，充足的食物对于维持和补充机组人员至关重要。空间站的开放式根在轨测试系统（XROOTS）实验使用气培和水培系统种植新鲜食物，而不需要传统的生长介质。结果可能会导致大规模的食品生产系统，同时降低这些系统的重量要求和需要投放的新鲜食品，为其他有价值的货物留出更多空间。目前，空间站是研究微重力条件下植物生长的唯一设施，最终开发出最大限度提高作物产量的技术。在实地，XROOTS可以通过加强作物种植来改善粮食安全。
车站上还有许多其他关于植物生长的研究！点击此处了解更多信息。
挑战：供水有限
解决方案：新的水回收技术
水约占人体的60%，对健康、卫生和灌溉至关重要。为了为长时间任务提供足够的水，系统需要回收机组人员使用的约98%的水。在空间站上，研究人员正朝着这个目标努力。一个正在测试的设备是ECLSS：盐水处理器系统，它展示了一种从船员尿液中回收额外水并减少水浪费的技术。该系统中的特殊膜可以保留污染物，并将水蒸气输送到机舱的大气中，在那里水蒸气被捕获并输送到水处理系统。该系统还可以提供清洁空气，并支持开发未来任务所需的技术。该方法在水资源有限的偏远地区也有潜在的应用前景。
挑战：在太空工作和生活所需的基础设施和材料
解决方案：3D打印和改良水泥
探索银河系的宇航员需要按需提供备件、工具和材料。由于任务距离地球更远，连续的货物补给是不切实际的，但3D打印等创造性的解决方案可能是答案。Zero-G的3D打印在空间站上生产了数十个零件，证明了增材制造和3D打印机在微重力条件下工作。这项实验可能是建立一个长期任务的机器车间的第一步，甚至可以提供一种回收塑料材料的方法。改进3D打印也可能对地球上的工业有益。
栖息地和基础设施是在太空生活和工作的其他重要组成部分。水泥固化的微重力研究（MICS）研究了水泥硬化的复杂过程。在没有重力的情况下，固化水泥的微观结构与地球上硬化的混凝土有很大不同。该研究评估了水泥的微观结构和材料性能，并测试了水泥对不同热载荷和机械载荷的响应，这可能会为使用这种材料建造轻质空间结构提供方法。研究结果还可以改善地球上使用的水泥的性能，降低其生产产生的二氧化碳排放。
挑战：受伤后获得医疗的机会有限
解决方案：定制伤口修补
在太空中，没有医院或救护车可以呼叫紧急情况。轨道实验室的研究正在通过测试生物打印急救等创新技术，为无需立即医疗支持的任务人员提供装备。欧洲航天局（ESA）的这项实验展示了一种设备，该设备可以根据需要使用由患者细胞制成的生物墨水3D打印定制的伤口贴片，这种方法可以加快愈合过程。在地球上，这种定制的伤口贴片可以为患者提供个性化和便携的治疗选择。
这些只是我们为登月、火星及其他任务做准备时面临的众多挑战中的一部分，也是在空间站上测试的少数可能的解决方案。随着阿尔忒弥斯任务努力在月球上建立长期存在，空间站继续其十年的成果，将人类带离地球更远的任务比以往任何时候都更近。
Christine Giraldo
国际空间站项目研究办公室
约翰逊航天中心