2023 年 9 月 12 日
- 德國航天局第 41 次 DLR 拋物線飛行活動將於 2023 年 9 月 4 日至 15 日在波爾多舉行。
- 日本和德國的實驗也在進行中。
- 此次共有11個實驗，涉及生物學與生命科學、生物技術以及基礎物理、材料科學與技術等領域。
- 重點：太空旅行、失重研究
2023 年 9 月 12 日，又到了這個時刻：Novespace 的空客 A310 於上午 9:00 從波爾多梅里尼亞克機場起飛，將科學家及其實驗帶入失重狀態。這是德國航天局DLR第 41 次拋物線飛行活動總共 3 次飛行中的第一次，該活動將於 2023 年 9 月 4 日至 15 日在波爾多進行。船上有11個實驗，其中5個來自生物學和生命科學領域，1個來自生物技術，3個來自基礎物理，1個來自材料科學，1個來自技術領域。
船上：德日實驗
“這次第 41 次行動中還有一個非常特別的實驗：我們有一支來自日本的團隊，他們和一支德國團隊一起，正在深入了解行星形成的底部。我們非常高興我們的失重飛行變得越來越國際化，來自遙遠國家的團隊也利用這個機會與德國科學家合作，與我們一起進行失重實驗。” 德國航天局 DLR 拋物線飛行項目經理 Katrin Stang 介紹了即將到來的飛行日。德國和日本的實驗“冰塵”是三個新實驗之一，研究冰納米顆粒和水分子如何聚集在一起形成更大的塵埃顆粒。它的形成最終有助於了解行星的形成。“DALERA”實驗也是新的，它測試了一種新的醫療和非醫療應用失重狀態下的 3D 生物打印方法。“天堂之淚”實驗研究了眼瞼眨眼和淚膜動力學的測量是否可以得出有關失重狀態下眼睛表面狀況的結論。
預備宇航員嘗試失重實驗
兩項實驗中也有一位傑出的團隊成員參與其中：德國歐空局儲備宇航員 Amelie Schoenenwald 將支持科學家們進行“TRANSEUGRA”實驗，以了解有關這些特殊單細胞生物的更多信息。另一位德國歐空局預備宇航員尼古拉·溫特將支持“SCARLETT”實驗，幫助研究模擬火星表面上的山丘、山脈或隕石坑的滑動。這意味著他們兩人可以在國際空間站（ISS）上進行自由落體實驗，從而嘗試在失重狀態下工作。
冰塵——行星是如何由冰和塵埃形成的
在太空深處，水冰在宇宙塵埃顆粒表面的冷分子云中形成。如果形成額外的分子，它們主要沉積在冰表面。當原行星盤並最終從該分子云中形成新的行星系統時，在原行星盤再次冷卻之前，溫度首先升高。結果，冰首先蒸發，然後水分子再次沉積在灰塵顆粒上。昇華發生在熱平衡中，而冷凝發生在非平衡過程中並包括成核。因此，對年輕行星系統中冰粒形成的理論預測很困難，昇華冰重新覆蓋塵埃的溫度和密度條件也不清楚。布倫瑞克工業大學的德日研究團隊希望利用拋物線飛行來確定冰納米顆粒在納米範圍內的實際粒徑以及現實溫度和壓力下的自由表面能和粘附概率等最重要的物理量通過對礦物塵埃進行成核實驗來研究條件，以便了解有關冰納米顆粒形成的更多信息，從而體驗行星。
DALERA – 失重狀態下的 3D 生物打印
如果我們想要探索月球和後來的火星，就必須為宇宙飛船上的船員提供醫療服務，同時必須改善生命支持系統的運行。3D 生物打印——即涉及活細胞的 3D 打印——顯示出兩者的巨大潛力。這樣，就可以獨立生產為人類“量身定做”的組織，以便能夠獨立於地球在太空中治療皮膚傷口等宇航員傷害。此外，這種極其通用的技術還可以用於非醫療應用，例如生命支持系統的創建、食品或藥物合成的生產——例如通過生物打印微藻或植物細胞。從這次拋物線飛行任務中獲得的知識應該有助於更好地理解失重對 3D 生物打印過程的影響。德累斯頓工業大學/大學醫院的團隊希望使用 DALERA 在國際空間站上準備實驗，歐洲航天局 ESA 將於 2026 年底在國際空間站上安裝 3D 生物打印機用於研究目的。
天堂裡的眼淚——失重狀態下眼淚如何正常流動
在失重狀態下，宇航員暴露在特殊的環境條件下，這可能會影響他們在空間站上的日常工作。例如，眼睛表面的問題經常發生，但沒有得到充分的檢查或治療。乾眼症狀包括眼睛刺激、眼睛疲勞、異物感和視力模糊。宇航員經常報告這些症狀，超過 30% 的國際空間站機組人員報告有刺激和異物感。基於宇航員肖像照片的初步分析表明，例如，眉毛的高度在微重力下顯著增加。這可能會對眨眼過程產生負面影響。健康的淚膜以及清晰的視力是眼睛功能正常的先決條件之一，同時也是國際空間站內外成功工作的基礎。薩爾大學團隊在地球上的研究工作表明，通過測量眼瞼眨眼和淚膜動態可以得出有關眼表狀況的結論。在“天堂之淚”項目的第一階段，他們想要測試是否以及如何在失重和雙重力條件下檢查淚膜和眨眼。薩爾大學團隊在地球上的研究工作表明，通過測量眼瞼眨眼和淚膜動態可以得出有關眼表狀況的結論。在“天堂之淚”項目的第一階段，他們想要測試是否以及如何在失重和雙重力條件下檢查淚膜和眨眼。薩爾大學團隊在地球上的研究工作表明，通過測量眼瞼眨眼和淚膜動態可以得出有關眼表狀況的結論。在“天堂之淚”項目的第一階段，他們想要測試是否以及如何在失重和雙重力條件下檢查淚膜和眨眼。
TRANSEUGRA – 單細胞生物對光和重力的感知
單細胞生物——例如淡水藻類眼蟲——對其環境的變化反應敏感。“由於這種藻類可用於獲取具有廣泛應用的生物技術和醫學上重要的物質，因此在生物技術中發揮著越來越重要的作用，我們希望更多地了解其相對於光和重力的定向行為。這是未來進一步提高這種藻類大規模生產的唯一途徑。由於我在學習期間就已經對天體生物學感興趣，所以我現在特別期待能夠在失重方面助一臂之力。這只有在拋物線飛行或國際空間站上才有可能實現。”支持埃爾蘭根大學實驗的 Amelie Schoenenwald 解釋道。例如，細胞會游向弱光源並遠離強光源。當光強度突然變化時，它們也會表現出驚人的行為。這些細胞還能夠感知重力並相應地調整其游泳行為。沒有光，細胞就會克服重力向上游動。由於光和重力感知的信號通路重疊，飛行實驗將研究可能的相互作用。只有在失重狀態下，才能將光的感知與加速度的感知分開進行檢查，因為地球引力不再作用於細胞。當光強度突然變化時，它們也會表現出驚人的行為。這些細胞還能夠感知重力並相應地調整其游泳行為。沒有光，細胞就會克服重力向上游動。由於光和重力感知的信號通路重疊，飛行實驗將研究可能的相互作用。只有在失重狀態下，才能將光的感知與加速度的感知分開進行檢查，因為地球引力不再作用於細胞。當光強度突然變化時，它們也會表現出驚人的行為。這些細胞還能夠感知重力並相應地調整其游泳行為。沒有光，細胞就會克服重力向上游動。由於光和重力感知的信號通路重疊，飛行實驗將研究可能的相互作用。只有在失重狀態下，才能將光的感知與加速度的感知分開進行檢查，因為地球引力不再作用於細胞。由於光和重力感知的信號通路重疊，飛行實驗將研究可能的相互作用。只有在失重狀態下，才能將光的感知與加速度的感知分開進行檢查，因為地球引力不再作用於細胞。由於光和重力感知的信號通路重疊，飛行實驗將研究可能的相互作用。只有在失重狀態下，才能將光的感知與加速度的感知分開進行檢查，因為地球引力不再作用於細胞。
斯嘉麗——當火星斜坡開始以拋物線飛行方式滑動時
火星的大氣層極其稀薄。雖然地球上的壓力約為 1,000 百帕斯卡，但火星土壤上的壓力平均只有 6 百帕斯卡。這種低壓會產生後果：氣體從孔隙中寒冷的地方移動到溫暖的地方，這被稱為熱蠕變。在我們的太陽系中，這種現像只能在火星土壤中發現。“在學習期間，我就對太陽系行星的運行法則很感興趣。當我被問到是否願意參加這樣一個拋物線飛行的實驗時，我立即同意了。這樣我就可以為未來的太空部署做好充分準備。”波爾多杜伊斯堡-埃森大學研究人員的支持者尼古拉·溫特 (Nicola Winter) 說道。斯嘉麗檢查 超過一定傾斜角度的山丘、山脈或火山口的坡度是否以及如何因熱蠕變而滑動。即使在火星隕石坑或火星斜坡上，這些斜坡在超過一定角度時也會變得不穩定並發生滑動。然而，這些斜坡比預期平坦得多。研究人員想要找出斜坡在什麼條件下以及以什麼角度開始滑動。
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(A) 失重狀態下的德日友誼
這次41號戰役船上還有一個非常特別的實驗：一個來自日本的團隊正在與一個德國團隊合作，探究行星形成的真相。這意味著 DLR 拋物線失重飛行正變得越來越國際化。德日友誼博士在拋物線平面上慶祝了德日友誼。德國航天中心拋物線飛行項目經理 Katrin Stang 和德日實驗“冰塵”項目經理 Yuki Kimura，該實驗研究冰納米顆粒和水分子如何聚集在一起形成更大的塵埃顆粒，最終的形式有助於理解行星的形成。
(B) TRANSEUGRA – 單細胞生物對光和重力的感知
單細胞生物——例如淡水藻類眼蟲——對其環境的變化反應敏感。由於可以從這種藻類中獲得具有廣泛應用的生物技術和醫學上重要的物質，因此它在生物技術中發揮著越來越重要的作用，我們希望更多地了解其相對於光和重力的定向行為。這是未來進一步提高這種藻類大規模生產的唯一途徑。德國歐空局預備宇航員 Amelie Schoenenwald 支持埃爾蘭根大學的拋物線飛行實驗。
(C) 斯嘉麗——當火星斜坡開始以拋物線飛行方式滑動時
火星的大氣層極其稀薄。 雖然地球上的壓力約為 1,000 百帕斯卡，但火星土壤上的壓力平均只有 6 百帕斯卡。 這種低壓會產生後果：氣體從孔隙中寒冷的地方移動到溫暖的地方，這被稱為熱蠕變。 德國歐空局預備宇航員尼古拉·溫特 (Nicola Winter) 支持杜伊斯堡-埃森大學的研究人員在波爾多進行 SCARLETT 實驗。
(D) DALERA – 失重狀態下的 3D 生物打印
如果我們想要探索月球和後來的火星，就必須為宇宙飛船上的船員提供醫療服務，同時必須改善生命支持系統的運行。 3D 生物打印——即涉及活細胞的 3D 打印——顯示出兩者的巨大潛力。 從這次拋物線飛行任務中獲得的知識應該有助於更好地理解失重對 3D 生物打印過程的影響。 德累斯頓工業大學/大學醫院的團隊希望使用 DALERA 在國際空間站上準備實驗，歐洲航天局 ESA 將於 2026 年底在國際空間站上安裝 3D 生物打印機用於研究目的。
(E) 天堂裡的眼淚——失重狀態下眼淚如何正常流動
在失重狀態下，宇航員暴露在特殊的環境條件下，這可能會影響他們在空間站上的日常工作。例如，眼睛表面的問題經常發生，但沒有得到充分的檢查或治療。乾眼症狀包括眼睛刺激、眼睛疲勞、異物感和視力模糊。薩爾大學的“天堂之淚”團隊想要測試是否以及如何在失重和雙重力條件下檢查淚膜和眨眼。