2012年國(guó)際空間站科學(xué)研究與應(yīng)用的新變化

2012年國(guó)際空間站科學(xué)研究與應(yīng)用的新變化

1考察任務(wù)的完成情況國(guó)際空間站的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃根據(jù)每個(gè)研究任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃。2011年9月至2012年9月,航天員在國(guó)際空間站上共完成了4次考察任務(wù),分別是2011年9月至2012年5月開(kāi)展的第29/30次考察任務(wù)和2012年5月至9月開(kāi)展的第31/32次考察任務(wù)。截至2012年12月20日,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)共發(fā)布了4次考察任務(wù)中,在技術(shù)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證、物理科學(xué)、人體研究、教育活動(dòng)和推廣、地球與空間科學(xué)及生物學(xué)與生物技術(shù)6大研究領(lǐng)域開(kāi)展的共計(jì)163項(xiàng)科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)情況,其中61項(xiàng)為首次在國(guó)際空間站進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。2國(guó)際空間站的科學(xué)研究和應(yīng)用2.1研究方向和目標(biāo)技術(shù)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證是這4次考察任務(wù)中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)最多的研究領(lǐng)域,共計(jì)38項(xiàng)實(shí)驗(yàn),涉及輻射測(cè)量與防護(hù)、通信與導(dǎo)航、機(jī)器人技術(shù)、小衛(wèi)星與控制技術(shù)、成像技術(shù)等研究方向,其中15項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。輻射測(cè)量與放射量測(cè)定研究方向共開(kāi)展了8項(xiàng)實(shí)驗(yàn),4項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。其中,NASA資助了3項(xiàng)新實(shí)驗(yàn),“輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)器”是Medipix技術(shù)(Medipix是在歐洲核子研究中心的主持下,通過(guò)國(guó)際合作開(kāi)發(fā)的一系列光子計(jì)數(shù)像素探測(cè)器)的一項(xiàng)演示驗(yàn)證,這一器件有潛力成為第一代主動(dòng)個(gè)人空間輻射量測(cè)定儀的基礎(chǔ);“對(duì)航天員中樞神經(jīng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期異常影響-縫隙”實(shí)驗(yàn)對(duì)美國(guó)“命運(yùn)”號(hào)實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的輻射環(huán)境進(jìn)行評(píng)估;“高屏蔽體積下的飛船單事件環(huán)境”實(shí)驗(yàn)將使用幾種被動(dòng)跟蹤探測(cè)器技術(shù)測(cè)量空間輻射與飛船結(jié)構(gòu)和防護(hù)之間的相互作用。另一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)是歐洲航天局(ESA)的“空間站內(nèi)部劑量分布-3D”實(shí)驗(yàn),利用多種主動(dòng)和被動(dòng)輻射探測(cè)器確定國(guó)際空間站內(nèi)部輻射場(chǎng)參數(shù)吸收劑量和劑量當(dāng)量,目標(biāo)是繪制空間站所有艙段的三維輻射劑量分布簡(jiǎn)圖。除新實(shí)驗(yàn)外,NASA的“輻射對(duì)航天員的長(zhǎng)期異常影響———輻射量測(cè)定”和“離子通量驗(yàn)證器”實(shí)驗(yàn)、ESA的“航天員中樞神經(jīng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期異常影響-防護(hù)”實(shí)驗(yàn)和日本航空航天探索局(JAXA)的“用于生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)的被動(dòng)輻射量測(cè)定器”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)開(kāi)展。通信與導(dǎo)航研究方向共開(kāi)展了5項(xiàng)實(shí)驗(yàn),4項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。其中,NASA資助了3項(xiàng)新實(shí)驗(yàn),美國(guó)國(guó)防部“同步定位、保持、軌道預(yù)定、再定向?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星-芯片級(jí)原子鐘”是一個(gè)超小型、低功耗原子時(shí)間和頻率基準(zhǔn)器件,實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是檢驗(yàn)該原子鐘在長(zhǎng)期微重力環(huán)境下的性能;“空間通信與導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)”是一個(gè)基于國(guó)際空間站的實(shí)驗(yàn)設(shè)施,研究在執(zhí)行空間任務(wù)期間的可重新編程軟件無(wú)線電(SDR)技術(shù),實(shí)驗(yàn)將提出通用的SDR體系標(biāo)準(zhǔn),演示先進(jìn)通信、導(dǎo)航和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用;“利用國(guó)際空間站作為通信延遲預(yù)備模擬研究測(cè)試平臺(tái)”實(shí)驗(yàn)是探索延時(shí)電話通信和改進(jìn)的飛行與地面運(yùn)行程序?yàn)槲磥?lái)深空載人探索做準(zhǔn)備的系列研究的第一步,將研究在光速通信延遲數(shù)十分鐘的情況下如何優(yōu)化任務(wù)運(yùn)行。JAXA借助其小衛(wèi)星軌道釋放裝置(J-SSOD)資助了一項(xiàng)名為“小衛(wèi)星釋放演示”的新實(shí)驗(yàn),為從空間站釋放研究用小衛(wèi)星或從空間回收小型物體提供了一種可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的方法。ESA的“船舶認(rèn)證系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。機(jī)器人技術(shù)研究方向共開(kāi)展了3項(xiàng)實(shí)驗(yàn),全部由NASA資助。新實(shí)驗(yàn)“載人探索遙控機(jī)器人智能手機(jī)”將演示和評(píng)估利用同步定位、保持、軌道預(yù)定、再定向?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星(SPHERES)的艙內(nèi)活動(dòng)自由飛行遙控機(jī)器人操作,以及由地面和航天員控制的SPHERES遙操作,目的是提高未來(lái)載人探索任務(wù)中航天員的工作效率?！癛obonaut”實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行目標(biāo)是演示航天器內(nèi)可運(yùn)行的靈巧類人機(jī)器人操作機(jī)械裝置,并適應(yīng)空間環(huán)境下的長(zhǎng)期工作與任務(wù)協(xié)作,最終實(shí)現(xiàn)與航天員的交互?！斑b控加注任務(wù)”實(shí)驗(yàn)演示和測(cè)試向衛(wèi)星遙控加注氣體和液體的工具、工藝和技術(shù),該任務(wù)預(yù)期會(huì)降低未來(lái)微重力條件下開(kāi)展機(jī)器人維修任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。小衛(wèi)星與控制技術(shù)研究方向共開(kāi)展了3項(xiàng)實(shí)驗(yàn),全部由NASA資助。新實(shí)驗(yàn)“納米機(jī)架-越南FPT大學(xué)立方體衛(wèi)星-1”是FPT大學(xué)開(kāi)發(fā)制造的皮衛(wèi)星,未來(lái)組成的星群將用于船舶活動(dòng)追蹤、森林火災(zāi)早期預(yù)警以及地球最底層大氣研究等?！疤諟y(cè)試計(jì)劃-休斯頓3-數(shù)字成像星體相機(jī)”和“同步定位、保持、軌道預(yù)定、再定向?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。在成像技術(shù)研究方向,NASA的“松下3D相機(jī)”、ESA的“數(shù)字高分辨率立體攝像機(jī)-2”和JAXA的“超級(jí)敏感的高清晰度電視系統(tǒng)”3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行?？諝?、水與地表監(jiān)測(cè)研究方向,NASA的新實(shí)驗(yàn)“自主和遙操作衛(wèi)星的管理”是一項(xiàng)旨在大幅度提高太空資源效率的遙操作研究,使一個(gè)用戶可以控制多個(gè)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星。NASA旨在測(cè)定再生真空胺系統(tǒng)能否有效排除二氧化碳的“AmineSwingbed”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。ESA資助了一項(xiàng)名為“側(cè)擺機(jī)械裝置”的新研究,該裝置通過(guò)采用較長(zhǎng)的曝光時(shí)間和補(bǔ)償空間站與地球間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提升夜間對(duì)地觀測(cè)數(shù)字照片的品質(zhì)。熱管理系統(tǒng)研究方向,NASA資助了“太空測(cè)試計(jì)劃-休斯頓3”系列實(shí)驗(yàn)中的“大規(guī)模熱傳輸”實(shí)驗(yàn)和“用于及時(shí)響應(yīng)空間的可變發(fā)射率散熱器氣凝膠絕緣層雙區(qū)熱控實(shí)驗(yàn)套組”實(shí)驗(yàn)。前者是一個(gè)毛細(xì)管泵浦回路熱傳輸設(shè)備,通過(guò)連續(xù)的液體流動(dòng)從航天器上的多個(gè)熱源向外部散熱表面?zhèn)鬏敓崃?研究將促進(jìn)人們對(duì)微重力下兩相流性能的理解;后者將測(cè)試使用氣凝膠作為隔熱保護(hù)的多層絕緣新形式,使飛船免受極端惡劣空間環(huán)境的影響。JAXA的“運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)包”實(shí)驗(yàn)將監(jiān)測(cè)貨運(yùn)飛船內(nèi)的溫度。航天器與軌道環(huán)境研究方向,JAXA資助了一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn),“I-BALL飛船再入過(guò)程記錄儀”是一個(gè)用于獲取日本H-2轉(zhuǎn)移飛行器再入大氣層過(guò)程中的位置、加速度、溫度和圖像數(shù)據(jù)的記錄儀器。研究空間站周?chē)入x子體環(huán)境下離子的相互作用的NASA“太空測(cè)試計(jì)劃-休斯頓3-Canary”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)硬件特征描述研究方向,JAXA的新實(shí)驗(yàn)“在軌診斷設(shè)備評(píng)估-2”是對(duì)綜合健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)個(gè)醫(yī)療設(shè)備的第二代評(píng)估研究,包括實(shí)時(shí)采集和下載用于診斷和地面醫(yī)療組反饋的乘員醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。NASA的“高級(jí)膠體實(shí)驗(yàn)預(yù)備-2:3D粒子測(cè)試”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。航空電子設(shè)備與軟件研究方向,NASA的“串行網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)視器”和“中斷容忍網(wǎng)絡(luò)”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。生命支持系統(tǒng)與居住研究方向,NASA的新實(shí)驗(yàn)“超聲背景下的噪聲測(cè)試”將研究空間站美國(guó)實(shí)驗(yàn)艙和節(jié)點(diǎn)3艙段中硬件和設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的高頻噪聲水平。此外,空間結(jié)構(gòu)研究方向NASA研究航天器再入大氣過(guò)程的“再入解體記錄器”實(shí)驗(yàn)、航天器材料研究方向NASA的“國(guó)際空間站材料實(shí)驗(yàn)-8”和商業(yè)演示驗(yàn)證研究方向的“JAXA商業(yè)載荷計(jì)劃”繼續(xù)進(jìn)行。2.2微重力與固化物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)共37項(xiàng),涉及復(fù)雜流體、材料科學(xué)、流體物理和燃燒科學(xué)等研究方向,其中11項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn),重要的研究主題包括:二元膠體聚合,膠體顯微成像等。復(fù)雜流體研究方向的實(shí)驗(yàn)有14項(xiàng)。NASA資助的“高級(jí)膠體實(shí)驗(yàn)-1”新實(shí)驗(yàn)利用微重力環(huán)境研究膠體物質(zhì)的流動(dòng)特性及其形成和排序效應(yīng),以解決軟凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的一些基礎(chǔ)和應(yīng)用問(wèn)題。NASA繼續(xù)資助8項(xiàng)“二元膠體聚合”系列實(shí)驗(yàn),同時(shí)加拿大航天局(CSA)資助了一項(xiàng)名為“二元膠體聚合-C1”的新實(shí)驗(yàn),研究膠體懸浮系統(tǒng)。NASA的“臨界流體與結(jié)晶化研究設(shè)備系列實(shí)驗(yàn)-ALI”和“膠體乳液順磁聚合結(jié)構(gòu)研究-3”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。ESA新啟動(dòng)了“可選光學(xué)診斷儀器”系列實(shí)驗(yàn)中的“先進(jìn)微重力光量子設(shè)備”實(shí)驗(yàn)及“擴(kuò)散和索雷特系數(shù)”實(shí)驗(yàn),分別研究微重力條件下先進(jìn)光子材料的生長(zhǎng)過(guò)程和特性,以及不同流體隨時(shí)間的擴(kuò)散變化情況,以便對(duì)與儲(chǔ)油評(píng)估相關(guān)的模型進(jìn)行優(yōu)化。材料科學(xué)研究方向共開(kāi)展了10項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。JAXA資助了4項(xiàng)實(shí)驗(yàn),新實(shí)驗(yàn)“微重力環(huán)境條件下合金半導(dǎo)體的晶體生長(zhǎng)”研究微重力條件下可用于制造熱電轉(zhuǎn)換器件的半導(dǎo)體材料的結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程;另一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)“微重力環(huán)境對(duì)自激振蕩生長(zhǎng)的影響”研究與在生長(zhǎng)界面被吸附的高分子相關(guān)的晶體生長(zhǎng)規(guī)律。JAXA的“微重力條件下二維納米模版的生產(chǎn)”和“在微重力條件下利用移動(dòng)液相區(qū)方法進(jìn)行硅鍺均相晶體的生長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。ESA資助了3項(xiàng)新實(shí)驗(yàn),“固化過(guò)程中柱狀到等軸的過(guò)渡過(guò)程-2”實(shí)驗(yàn)旨在加深對(duì)主導(dǎo)金屬合金固化過(guò)程的物理機(jī)理的理解;“擴(kuò)散及磁控對(duì)流條件下合金鑄造技術(shù)的微結(jié)構(gòu)形成-2”實(shí)驗(yàn)同樣針對(duì)上述物理機(jī)理開(kāi)展研究,同時(shí)研究旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)固化過(guò)程的影響;“三元合金共晶過(guò)程中的固化-2”實(shí)驗(yàn)研究微重力下各種合金材料的固化過(guò)程,重點(diǎn)關(guān)注材料從液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)形成模式。NASA的“空間動(dòng)態(tài)響應(yīng)超聲矩陣系統(tǒng)”、“材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室-固化過(guò)程中柱狀到等軸的過(guò)渡過(guò)程和擴(kuò)散及磁控對(duì)流條件下合金鑄造技術(shù)的微結(jié)構(gòu)形成”和“二元膠體聚合實(shí)驗(yàn)6:聚苯乙烯脫氧核糖核酸”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。流體物理研究方向共開(kāi)展了9項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。唯一的新實(shí)驗(yàn)是JAXA資助的“流體從高普朗克數(shù)流體的液橋中向振蕩熱毛細(xì)對(duì)流過(guò)渡的動(dòng)態(tài)表面形變效應(yīng)評(píng)估”實(shí)驗(yàn)。JAXA的2項(xiàng)“馬蘭哥尼對(duì)流”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行,分別對(duì)馬蘭哥尼對(duì)流中的混沌、湍流和過(guò)渡過(guò)程以及時(shí)空流動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。NASA繼續(xù)資助5項(xiàng)流體物理實(shí)驗(yàn),“毛細(xì)管”實(shí)驗(yàn)將有助于制定微重力環(huán)境下燃料、液氮和水等液體運(yùn)輸?shù)男路桨?“毛細(xì)管流實(shí)驗(yàn)-2”將有助于改進(jìn)現(xiàn)有的微重力流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算模型;“微重力條件下的混合流體”實(shí)驗(yàn)以及“DECLIC臨界流體與結(jié)晶化研究設(shè)備”系列實(shí)驗(yàn)中的“定向固化插件”和“高溫插件”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。ESA的“微重力條件下地球物理流體流動(dòng)的模擬-2”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。燃燒科學(xué)研究方向的實(shí)驗(yàn)共4項(xiàng),全部由NASA資助。新實(shí)驗(yàn)“固體的燃燒與熄滅”旨在對(duì)微重力環(huán)境下多種燃料樣品的燃燒和熄滅特征進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果將用于構(gòu)建燃燒計(jì)算模型,以設(shè)計(jì)用于微重力和地球環(huán)境的火情檢測(cè)和滅火系統(tǒng)。2項(xiàng)“火焰熄滅”系列實(shí)驗(yàn)和“燃燒實(shí)驗(yàn)中的火焰結(jié)構(gòu)和火焰舉升”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。2.3年、月內(nèi)各期研究方向人體研究實(shí)驗(yàn)共35項(xiàng),研究方向包括心血管和呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)和前庭系統(tǒng)、綜合生理學(xué)及營(yíng)養(yǎng)、骨骼與肌肉生理學(xué)、人類行為和績(jī)效、免疫系統(tǒng)以及乘員生保系統(tǒng),其中8項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。神經(jīng)和前庭系統(tǒng)研究方向共7項(xiàng)實(shí)驗(yàn),3項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。其中,ESA資助了2項(xiàng)新實(shí)驗(yàn):“微重力環(huán)境下的可逆透視圖”實(shí)驗(yàn)研究空間飛行前后航天員對(duì)可逆透視圖認(rèn)知情況的變化;“空間頭痛”實(shí)驗(yàn)通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查研究空間飛行前后航天員頭痛的流行性及其特點(diǎn),并進(jìn)行評(píng)估、提出相應(yīng)對(duì)策。JAXA的“前庭心血管反射的可塑性改變及對(duì)策”新實(shí)驗(yàn)將驗(yàn)證“前庭心血管反射的靈敏度在空間飛行后減小并引起體位性低血壓”這一假說(shuō)。除新實(shí)驗(yàn)外,ESA的“引力環(huán)境對(duì)EEG動(dòng)力學(xué)的影響:對(duì)空間認(rèn)知、新信息處理和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)整合的研究”、“無(wú)重力下標(biāo)度身體有關(guān)活動(dòng)”和“離心法應(yīng)對(duì)耳石生理功能失調(diào)有效性的驗(yàn)證”實(shí)驗(yàn)以及NASA資助的通過(guò)記錄航天員三維運(yùn)動(dòng)研究微重力環(huán)境下大腦、視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)之間關(guān)系的“電腦電視圖像”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。綜合生理學(xué)及營(yíng)養(yǎng)研究方向共7項(xiàng)實(shí)驗(yàn),2項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。ESA的新實(shí)驗(yàn)“航天員長(zhǎng)期空間飛行的能量需求”通過(guò)觀測(cè)航天員在長(zhǎng)期空間飛行中能量平衡和能量消耗各組分的變化情況建立能量需求公式。JAXA的新實(shí)驗(yàn)“生物節(jié)律-48小時(shí)”通過(guò)對(duì)航天員48小時(shí)心電圖的分析,研究長(zhǎng)期微重力環(huán)境對(duì)心臟自主神經(jīng)功能的影響。除新實(shí)驗(yàn)外,NASA的“營(yíng)養(yǎng)狀況評(píng)估”、“降低飲食中動(dòng)物蛋白質(zhì)與鉀的比例以減少飛行期間的骨質(zhì)流失研究”和“NASA生物標(biāo)本庫(kù)”實(shí)驗(yàn),ESA的“太空中人體的鈉儲(chǔ)留以及相關(guān)的人類生理反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)以及JAXA的“人類頭發(fā)在長(zhǎng)期太空飛行中的生物醫(yī)學(xué)分析”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。骨骼與肌肉生理學(xué)研究方向共6項(xiàng)實(shí)驗(yàn),2項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。NASA的新實(shí)驗(yàn)“航天員脊椎超聲成像檢測(cè)”利用超聲成像技術(shù)對(duì)航天員的腰椎間盤(pán)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)于開(kāi)發(fā)新型醫(yī)學(xué)成像技術(shù)和航天員訓(xùn)練技術(shù)有重要意義。ESA的新實(shí)驗(yàn)“肌腱和神經(jīng)肌肉對(duì)長(zhǎng)期空間飛行的適應(yīng)”研究微重力環(huán)境下肌肉退化現(xiàn)象的決定因素。ESA的“骨質(zhì)疏松的早期發(fā)現(xiàn)”實(shí)驗(yàn)和NASA的“利用雙膦酸鹽對(duì)抗太空飛行誘導(dǎo)的骨損耗”、“生理學(xué)因素導(dǎo)致飛行后功能特性變化”以及“綜合阻抗和有氧訓(xùn)練研究”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。人類行為和績(jī)效研究方向共3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。ESA的新實(shí)驗(yàn)“晝夜節(jié)律”研究人體晝夜節(jié)律在長(zhǎng)期空間飛行過(guò)程中的作用及變化情況。NASA繼續(xù)資助開(kāi)展“與隔離和受限有關(guān)的行為問(wèn)題:對(duì)航天員日志的評(píng)論和分析”和“國(guó)際空間站精神運(yùn)動(dòng)警覺(jué)癥的自我測(cè)試”實(shí)驗(yàn)。9項(xiàng)心血管和呼吸系統(tǒng)研究方向的實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行,包括NASA的“長(zhǎng)期太空飛行期間/飛行后的心臟萎縮和心臟舒張功能失調(diào):直立供血不足、運(yùn)動(dòng)機(jī)能和心律不齊風(fēng)險(xiǎn)的功能性影響”、“國(guó)際空間站上跑步機(jī)鍛煉的生物力學(xué)分析”和“航天員在長(zhǎng)期國(guó)際空間站任務(wù)之前、期間和之后的最大和次級(jí)量攝氧量評(píng)估”實(shí)驗(yàn),ESA的“長(zhǎng)期失重狀態(tài)下心血管系統(tǒng)的變化”、“體育訓(xùn)練中心律動(dòng)力學(xué)與氣體交換耐力評(píng)估”、“長(zhǎng)期太空飛行中人體體溫調(diào)節(jié)”和“血管超聲回波描記術(shù)”實(shí)驗(yàn),JAXA的“利用對(duì)24小時(shí)心電圖的分析研究長(zhǎng)期微重力暴露對(duì)心臟自主神經(jīng)功能的影響”實(shí)驗(yàn)以及CSA的“長(zhǎng)期太空飛行導(dǎo)致的心血管健康問(wèn)題”實(shí)驗(yàn)。此外,免疫系統(tǒng)研究方向由ESA資助的“長(zhǎng)期太空飛行期間及結(jié)束后人類神經(jīng)內(nèi)分泌和免疫反應(yīng)”和NASA資助的“監(jiān)測(cè)航天員免疫功能的驗(yàn)證程序”實(shí)驗(yàn),以及乘員生保系統(tǒng)研究方向由JAXA資助的“在軌診斷工具箱”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。2.4教育實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究方向教育活動(dòng)和推廣實(shí)驗(yàn)共計(jì)29項(xiàng),研究方向包括教育示范、學(xué)生開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)、國(guó)際空間站研究教室版、教育競(jìng)賽、商業(yè)示范和文化活動(dòng),其中新實(shí)驗(yàn)有17項(xiàng)。教育示范研究方向共13項(xiàng)實(shí)驗(yàn),4項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。其中,NASA資助了2項(xiàng)新實(shí)驗(yàn),“關(guān)于球體的科學(xué)”實(shí)驗(yàn)展示流體和材料在微重力環(huán)境下的特性,“國(guó)際空間站飛行中的教育下行鏈路”實(shí)驗(yàn)通過(guò)學(xué)生和航天員的互動(dòng)交流來(lái)體驗(yàn)空間科學(xué)探索。ESA資助的“像一名航天員一樣”的新實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)和健康飲食對(duì)孩子們的重要性。JAXA資助的新實(shí)驗(yàn)“JAXA教育有效載荷觀察-8”展示了日本實(shí)驗(yàn)艙的藝術(shù)活動(dòng)。除新實(shí)驗(yàn)外,NASA的“向中學(xué)生傳播地球知識(shí)”、“教育有效載荷操作-示范實(shí)驗(yàn)”、“國(guó)際空間站業(yè)余無(wú)線電”、“樂(lè)高積木”、“國(guó)際空間站內(nèi)部和外部PhotosynthTM三維模型化”和“YouTube空間實(shí)驗(yàn)室”實(shí)驗(yàn),ESA的“ESA-教育載荷活動(dòng)”實(shí)驗(yàn),CSA的“西紅柿-III教育實(shí)驗(yàn)”和JAXA的“JAXA教育有效載荷觀察-7”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。學(xué)生開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)研究方向共9項(xiàng)實(shí)驗(yàn),全部為NASA資助的新實(shí)驗(yàn)。8項(xiàng)實(shí)驗(yàn)為“納米機(jī)架”系列教育實(shí)驗(yàn):“迷你機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)研究微重力對(duì)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的控制機(jī)制和機(jī)械設(shè)備的影響,“混凝土混合實(shí)驗(yàn)”研究微重力下混合的混凝土的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu),“鐵磁流體的電磁效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)研究微重力下可變磁場(chǎng)對(duì)鐵磁流體的影響,“電鍍”實(shí)驗(yàn)研究微重力對(duì)電鍍的影響,“植物生長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)研究微重力下萬(wàn)壽菊和百里香種子的生長(zhǎng)和生長(zhǎng)速度,“枯草芽孢桿菌的生長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)研究微重力下枯草芽孢桿菌的生長(zhǎng)速率,“大腸桿菌和卡那霉素抗生素”實(shí)驗(yàn)研究微重力下大腸桿菌的生長(zhǎng)和對(duì)不同劑量卡那霉素的抗藥性,“寶瓶座”實(shí)驗(yàn)包括15條由學(xué)生自行設(shè)計(jì)適用于納米機(jī)架的實(shí)驗(yàn)構(gòu)想。新實(shí)驗(yàn)“技術(shù)教育衛(wèi)星”旨在部署一顆立方體衛(wèi)星,為未來(lái)航天器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)展示一種簡(jiǎn)化的硬件和運(yùn)行基礎(chǔ)設(shè)施。國(guó)際空間站研究教室版研究方向共4項(xiàng)實(shí)驗(yàn),3項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。ESA的“泡沫穩(wěn)定性”和“劇本”2項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)分別為孩子們展示了泡沫穩(wěn)定性在地面和微重力環(huán)境下的異同,以及從空間站視角對(duì)人類、生物多樣性和氣候變化進(jìn)行觀察。JAXA資助了名為“JAXA教育有效載荷觀察-9”的新實(shí)驗(yàn)。NASA的“商業(yè)通用生物加工儀器科學(xué)插件-05”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。商業(yè)示范研究方向開(kāi)展了一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn),ESA的“對(duì)流”實(shí)驗(yàn)演示了對(duì)流現(xiàn)象在地面和微重力環(huán)境下的異同。文化活動(dòng)研究方向的實(shí)驗(yàn)“JAXA教育有效載荷觀察-5”和教育競(jìng)賽研究方向NASA資助的“同步定位、保持、軌道預(yù)定、再定向?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星-零-機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。2.5環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備的附加載荷實(shí)驗(yàn)地球與空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)共13項(xiàng),涉及地球遙感、太陽(yáng)物理、天體物理學(xué)以及近地空間環(huán)境等研究方向。地球遙感研究方向的實(shí)驗(yàn)最多,共計(jì)7項(xiàng)。NASA資助了5項(xiàng)實(shí)驗(yàn),新實(shí)驗(yàn)“國(guó)際空間站環(huán)境研究與可視化系統(tǒng)”主要目的是積累空間站上地球表面圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)化獲取的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),“國(guó)際空間站農(nóng)業(yè)相機(jī)”、“航天員對(duì)地觀測(cè)”、“沿海海洋超光譜成像儀實(shí)驗(yàn)有效載荷”和“沿海海洋遠(yuǎn)程大氣和電離層探測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有效載荷”4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。CSA(加拿大航天局)資助了一項(xiàng)名為“從地面天文臺(tái)和空間站同時(shí)拍攝北極光”的新實(shí)驗(yàn),該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)用于激發(fā)公眾去更多地了解日-地科學(xué)和太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響等。JAXA繼續(xù)資助“超導(dǎo)亞毫米波邊緣發(fā)射探測(cè)器”實(shí)驗(yàn)。太陽(yáng)物理學(xué)研究方向,ESA資助的2項(xiàng)“哥倫布艙外部載荷設(shè)施上的太陽(yáng)監(jiān)測(cè)”實(shí)驗(yàn)———“太陽(yáng)自動(dòng)校準(zhǔn)極紫外/紫外分光光度計(jì)”和“太陽(yáng)光譜輻照度測(cè)量”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。天體物理學(xué)研究方向,“阿爾法磁譜儀-02”的暗物質(zhì)探索之旅平穩(wěn)進(jìn)行。近地空間環(huán)境研究方向,JAXA的“空間環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備-附加載荷”實(shí)驗(yàn)持續(xù)開(kāi)展。此外,JAXA的“多任務(wù)綜合設(shè)備”實(shí)驗(yàn)在第31/32期考察任務(wù)中開(kāi)始進(jìn)行,該實(shí)驗(yàn)由5個(gè)用于科學(xué)和技術(shù)驗(yàn)證的小型任務(wù)載荷組成,對(duì)等離子體的發(fā)光和共振散射以及氣輝進(jìn)行觀測(cè),并開(kāi)展充氣式空間結(jié)構(gòu)、機(jī)器人系繩運(yùn)動(dòng)和高清電視相機(jī)空間環(huán)境測(cè)試等技術(shù)驗(yàn)證研究。2.6sa和joaa的研究方向生物學(xué)與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)共計(jì)11項(xiàng),涉及植物生物學(xué)、微生物學(xué)、大分子晶體生長(zhǎng)、細(xì)胞生物學(xué)、脊椎和無(wú)脊椎動(dòng)物生物學(xué)等研究方向,其中新實(shí)驗(yàn)有7項(xiàng)。微生物學(xué)研究方向共3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。JAXA資助的“微生物”系列實(shí)驗(yàn)———“國(guó)際空間站上的微生物動(dòng)態(tài)-III”新實(shí)驗(yàn)運(yùn)用新的采樣技術(shù)和環(huán)境微生物學(xué)技術(shù)對(duì)日本實(shí)驗(yàn)艙可能影響乘員健康的微生物進(jìn)行了分析。JAXA的“航天員暴露于空間站氣體中的真菌估算-3”和NASA的“國(guó)際空間站內(nèi)的微生物膜評(píng)估和監(jiān)測(cè)”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。植物生物學(xué)研究方向共3項(xiàng)實(shí)驗(yàn),2項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)。JAXA的新實(shí)驗(yàn)“植物的重力抗性機(jī)制”研究植物重力抗性機(jī)制從信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳遞到響應(yīng)的過(guò)程。NASA的新實(shí)驗(yàn)“納米機(jī)架-微重力下的萜烯提取”研究在微重力下從木材中提取萜烯。JAXA的“對(duì)黃瓜受重力調(diào)節(jié)的生長(zhǎng)和發(fā)育產(chǎn)生影響的植物生長(zhǎng)素外排協(xié)調(diào)的動(dòng)力機(jī)制”實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。大分子晶體生長(zhǎng)研究方向共2項(xiàng)實(shí)驗(yàn),均由JAXA資助。新實(shí)驗(yàn)“原位觀測(cè)微重力下蛋白質(zhì)晶體的生長(zhǎng)機(jī)理和完整性”旨在從晶體生長(zhǎng)機(jī)理的角度解釋在微重力下蛋白質(zhì)結(jié)晶的完整性優(yōu)于地球這一現(xiàn)象?！案咂焚|(zhì)蛋白質(zhì)晶體培養(yǎng)”繼續(xù)進(jìn)行。脊椎動(dòng)物生物學(xué)研究方向的新實(shí)驗(yàn)“淡水棲息地的顯微鏡系統(tǒng)檢驗(yàn)”由JAXA資助,實(shí)驗(yàn)對(duì)2012年運(yùn)抵日本實(shí)驗(yàn)艙的新設(shè)備———“淡水棲息地”的顯微鏡系統(tǒng)進(jìn)行初測(cè),以便后續(xù)開(kāi)展以青鳉或斑馬魚(yú)作為模型動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)。利用該設(shè)備,科學(xué)家們有望對(duì)骨骼和肌肉萎縮以及輻射效應(yīng)等問(wèn)題進(jìn)行更為深入的研究。JAXA的“青鳉破骨細(xì)胞”實(shí)驗(yàn)是無(wú)脊椎動(dòng)物生物學(xué)研究方向的新實(shí)驗(yàn),利用青鳉作為模型動(dòng)物研究破骨細(xì)胞在微重力環(huán)境下的活性以及脊椎動(dòng)物的重力感應(yīng)系統(tǒng)。細(xì)胞生物學(xué)研究方向的新實(shí)驗(yàn)“暴露在微重力環(huán)境下,人體淋巴細(xì)胞內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的作用”由ESA資助,研究微重力下內(nèi)源性大麻素在免疫過(guò)程和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)中的作用。3國(guó)際承擔(dān)了新的實(shí)驗(yàn)任務(wù),開(kāi)