2020年空间站科学领域最令人难以置信的突破性结果

国际空间站上的任何特定时间都在进行数十项实验。2020年进行的研究正在增进我们对从帕金森氏病到燃烧的研究领域的了解。

今年发表的空间站研究结果来自过去20年来在轨道实验室进行的连续人类居住的实验和收集的数据。在2019年10月1日至2020年10月1日之间，该站的计划研究办公室根据空间站研究确定了300多种科学出版物。

以下是我们今年学到的有关开创性空间站科学的要点：

ESA宇航员萨曼莎·克里斯托福雷蒂（Samantha Cristoforetti）在空间站的Kubik设施中处理纳米
颗粒样品。

2015年，由三名意大利科学家领导的一个团队向国际空间站进行了一项实验，该实验将由意大利的欧空局宇航员萨曼莎·克里斯托福雷蒂（Samantha Cristoforetti）进行。五年后，由女性全权领导的团队现已将结果发表在研究期刊《科学报告》上。

意大利航天局的纳米颗粒和骨质疏松症（NATO）项目研究了一种由类似于骨骼和牙齿中发现的矿物质制成的纳米颗粒，它可以帮助抵消骨密度的损失。结果表明，新的药物输送系统对促进干细胞成为成骨细胞（负责骨骼形成的细胞）具有有益的作用。科学家们可以利用这项研究来开发治疗方法，以对抗长时间太空飞行中的骨骼退化，甚至可以治疗地球上的骨质疏松症。

美国国家航空航天局的宇航员安妮·麦克莱恩（Anne McClain）身着冲天炉，手持着用于骨髓实验的生物医学装备。该研究
测量了微重力作用前后骨髓中脂肪的变化。

从曾进入太空的人类首次返回地球以来，研究人员确定了宇航员经历了太空贫血。当没有足够的红血球将氧气输送至全身时，就会导致贫血。加拿大航天局MARROW调查使用了超过十年的宇航员数据，发现与重力变化有关的流体反向移位完成后，着陆后发生了贫血。该研究表明，在观察到的时间内，宇航员的红细胞损失与在太空中度过的时间成正比，从太空贫血中恢复所需的时间为一到三个月，具体取决于任务的持续时间。将需要进行更多的研究，以查看这种趋势在持续时间较长的任务中是否继续存在。

MARROW研究的另一篇出版物描述了在极端环境下测量人类红细胞破坏标记物的方法。以十亿分之几的精度进行测量可以消除体内产生的一氧化碳，这是红细胞破坏的可靠标志。

Roscosmos宇航员Oleg Novitsky参加了Zvezda服务模块内部的Kontur-2实验。

在视频游戏中，操纵杆上的力反馈可以帮助您感觉更接近游戏中的动作。它还能使宇航员感觉与漫游者在另一个行星体上的运动更加协调吗？Roscosmosstudy的Kontur使用太空站作为轨道飞行器，并使用地球作为遥控机器人的位置，以研究在微重力条件下为操纵杆配备力反馈是否与在地球上一样有益。

这项研究要求宇航员执行两项任务：一项动作需要快速定向的机器人动作，以及一项要求使机器人沿弯曲结构移动时与地面的接触最少的任务。结果表明，微重力对六周后的运动控制有影响。科学家们强调，力反馈对于太空遥测任务是必不可少的。研究人员建议在不同的任务阶段使用更大的样本并执行更多种类的任务，继续从太空进行远程操作的检查。

日本宇航局宇航员金井范（Nishige Kanai）致力于淀粉样蛋白研究的样品分离。

淀粉样β原纤维是神经退行性疾病过程中涉及的蛋白质聚集。在日本宇航局淀粉样蛋白研究中，研究人员比较了微重力和地球条件下原纤维的生长，以开发针对帕金森氏病和阿尔茨海默氏病等疾病的新疗法。四个淀粉样β溶液样品飞到了国际空间站，而研究人员正在处理地球上的其他样品。

2020年发表的结果显示，微重力下的两种原纤维形态比地面对照样品更扭曲且螺距更高。这可以帮助我们更多地了解神经退行性疾病的扭曲如何形成。在微重力中观察到的两种形态实际上几乎无法区分，但比地球上的生长慢得多。微重力原纤维的生长速度也比地球上的原纤维慢，这表明空间站是进行详细研究以检查淀粉样蛋白形成机理的理想环境。这些有希望的发现可能有助于开发旨在抑制淀粉样蛋白原纤维形成以预防或治疗神经退行性疾病的新药物。

上面显示的“啮齿动物研究硬件系统”包括三个模块：（左）栖息地，（中心）运输者和（右）动
物进入单位。啮齿动物研究设施为空间站上的啮齿动物提供住所。

在Rodent Research-3-Eli Lilly研究的最新出版物中，该研究由制药公司Eli Lilly and Co.和ISS US赞助。美国国家实验室的研究人员描述了他们的研究结果，即通过递送抗体抑制肌生长抑制素是否可以防止太空环境中骨骼肌质量的预期损失。在发射到空间站的前一天和在太空中的第2和第4周，用抗体对小鼠进行了治疗。在不同的时间，测量小鼠的握力和身体成分。将老鼠冷冻在太空中，然后再研究到地球上。

研究结果表明，用肌生长抑制素治疗几乎可以避免因微重力而导致的瘦体重，抓地力和肌肉重量的几乎所有损失。用抗体治疗的小鼠也可以防止心脏重量减轻。这项研究表明，抑制肌生长抑制素是一种有效的对策，可防止在恶劣的太空环境中产生肌肉损失。然而，尽管抑制肌生长抑制素对骨矿物质密度也没有有害作用，但它并不能防止骨质流失。

显示了安装在国际空间站上的“大气-空间相互作用监控器”（ASIM）调查。

在地球的高层大气中，闪电会产生短暂的伽马射线爆发，这是地球上能量最高，自然产生的现象。研究人员最近对国际空间站的这些高能地面伽玛射线闪光或TGF进行了测量。欧空局（ESA）的一项研究-“大气－空间相互作用监测器”（ASIM）研究了高空放电，例如瞬态发光事件（TLE）和TGF。

在一项新发表的研究中，研究人员使用获得的数据ASIM来显示TLE和TGF相关。该实验的高速仪器帮助研究人员确定了产生TGF的事件的顺序。这些研究正在帮助科学家更好地了解雷暴如何影响地球的大气层。

从国际空间站部署后的ASTERIA卫星时刻图。ASTERIA是从空间站部署的CubeSat，用于测试用于天文观测的新技术，例如检测太阳系外部的行星。

美国国家航空航天局（NASA）的ASTERIA是2017年从空间站部署的小型卫星，旨在展示用于天体观测和复杂测量的新技术。该测试包括通过识别恒星亮度随时间的变化来检测太阳系外的行星。它负责由小卫星首次探测系外行星过境。

研究人员使用ASTERIA观测了称为55 Cancri的系外系统的观测数据。分析表明，系外行星55 Cancri e是已知的运行中的超地球，运行着类似太阳的恒星。过境搜索的结果数据表明，可以在ASTERIA数据中看到一个信号，但信号强度不足以要求在没有事先了解行星轨道和过境的情况下进行独立检测。但是，ASTERIA证明，设计了一种适应性强的科学模型的廉价航天器可以提供开创性的成果。

美国宇航局宇航员克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）在“冷原子实验室”（CAL）工作，在量子研究设备内部交换和清洁
硬件。CAL使人们能够研究冷却到几乎绝对为零的原子云的量子效应。

二十五年前，地球上的科学家首先产生了第五种状态，其性质不同于固体，液体，气体和等离子体。这一成就为那些科学家赢得了诺贝尔奖，并改变了以此为基础的物理学领域。2018年，美国国家航空航天局（NASA）的冷原子实验室成为第一个在地球轨道上产生物质第五态的物质，称为玻色-爱因斯坦凝结物（BEC）。冷却原子是产生BEC的唯一方法，因此，冷原子实验室将原子降低到超冷温度，以地球上不可能的方式研究其性能。

在今年《自然》杂志上发表的一项研究中，研究团队报告了建立和运行这个独特实验室的细节，以及他们朝着利用微重力阐明量子世界新特征的长期目标取得的进展。BEC是研究量子物理学的科学家的宝贵工具。BEC共同表现出通常仅由单个原子显示的特性，从而使那些微观特性在更大范围内可见。

美国宇航局宇航员杰克·菲舍尔（Jack Fischer）于2017年从国际空间站的天花板上收集了一个环境样本，用
于微生物追踪2研究。

细菌和真菌在我们的家中，办公室，工业区，甚至在空间站中都生活在我们周围。人们真的不能没有这些微小的生物，其中许多是有益的，而且当宇航员到达车站时，他们会随身携带特定的微生物“旅行者”。

NASA微生物追踪2研究发布的结果表明，生活在空间站内表面的微生物与宇航员皮肤上的微生物极为相似，科学家可以通过观察留下的微生物来判断每位新机组人员何时到达和离开。研究结果表明，密切关注最小的空间站居民对于保护宇航员及其所居住的航天器的健康至关重要。它甚至可以告诉我们有关地球上相对封闭的环境（例如医院）的信息，在这些环境中，了解微生物的存在是关键。